01Abstract (초록)
Platelet-rich plasma(PRP, 혈소판 풍부 혈장), bone marrow aspirate(골수 흡인물), 줄기세포(stem cell)와 같은 orthobiologics(정형 생물학적 제제)는 연골(cartilage), 건(tendon), 골(bone)의 다양한 질환 치료를 위한 생물학적 증강(biologic augmentation) 방법으로 제안되어 왔다. 출판된 근거가 결정적이지는 않지만, 이러한 치료의 안전성과 치료 대상 조직의 생물학적 상태를 개선하는 이점은 확인되었다. Osteoarthritis(골관절염), rotator cuff(회전근개) 손상, 대퇴골두 골괴사(osteonecrosis of the femoral head)는 연골·건·골 손상 환자에서 orthobiologics 사용과 관련된 세 가지 흔한 근골격계 질환이다. 이들 질환에서 PRP, bone marrow aspirate, mesenchymal stem cells(MSCs, 중간엽 줄기세포)의 사용을 검토하면, 높은 안전성과 긍정적이지만 가변적인(variable) 효능의 근거가 있다. 최근 연구들은 유망한 결과를 보였으며, 전 세계 여러 전문 센터에서 진행 중인 연구의 토대를 마련하였다.
02Introduction (서론)
연골, 건, 골의 치유 곤란(healing difficulty)은 정형외과 의사에게 중요한 치료 과제이다. 급성 손상과 생체역학적 이상은 보통 보편적으로 인정된 프로토콜과 치료로 관리되지만, 생물학적 조직의 만성 손상은 의학에서 실제적인 문제이다. 지난 약 30년(3 decades)간 연골·건·골의 생물학적 환경을 개선하려는 노력은, 재생이 어려운 조직의 복구 과정을 향상시키는 것을 목표로 농축된 자가 세포(concentrated autologous cell)의 적용에 기반한 생물학적 증강 프로토콜의 개발로 이어졌다. 증상이나 질병 진행을 변화시키거나 지연시키려는 시도로 생물학적 치료 방식을 찾는 관심이 커지고 있다. PRP, bone marrow aspirate concentrate(BMAC, 골수 흡인 농축물), MSCs 등 다양한 생물학적 제제가 연골·건·골의 주사 옵션으로 기술되어 왔다. 현재까지 조직 보존 효과나 질병 경과를 변화시키는 능력을 명확히 입증한 level I 또는 II 연구는 드물다. 대부분의 인체 연구에서 생물학적 제제는 사용에 안전한 것으로 보고되었다. 더 많은 연구가 필요한 영역으로는 최적의 적응증, 제조법, 조성, 안전성 프로파일, 임상 결과 등이 있다.
본 단원에서는 세 가지 근골격계 과제 — 연골의 osteoarthritis, 건의 rotator cuff 손상, 골의 대퇴골두 골괴사 — 에 대한 생물학적 제제의 현재 근거를 검토한다. 현재 가장 흔히 사용되는 치료는 PRP, BMAC, 그리고 골수 흡인물 또는 지방조직(adipose tissue) 유래 MSCs이다.
03Osteoarthritis: The Challenge of Orthobiologics in Cartilage (골관절염: 연골에서 orthobiologics의 과제)
Osteoarthritis(OA, 골관절염)는 지속적인 통증, 신체 기능 제한, 삶의 질 저하, 일상생활 수행 곤란으로 개인에게 큰 영향을 미치는 까다로운 질환이다. OA와 당뇨병(diabetes)은 비만 유행과 인구 고령화로 인해 전 세계 인구 수준에서 장애 보유 연수(years lived with disability)의 가장 큰 증가를 일으키는 원인이다. 또한 증상성 슬관절 또는 고관절 OA가 있는 사람은 일반 인구에 비해 전체 원인 사망률(all-cause mortality)이 높다. 현재 미국에서 3천만 명 이상이 osteoarthritis의 영향을 받고 있으며, 최소 4명 중 1명이 평생 동안 증상성 osteoarthritis가 발생한다. 가장 흔히 침범되는 관절은 슬관절, 손, 고관절이다. 최근 발표된 자료는 관절염 관련 치료에 1,400억 달러($140 billion) 이상의 의료비가 들고, 경제에 대한 간접비용과 임금 손실을 포함하면 4,500억 달러($450 billion) 이상의 비용이 든다고 한다.
증상성 osteoarthritis의 주류 일차 치료는 비수술적 치료로, 활동 변경, NSAIDs 사용, 체중 최적화, 저충격 운동 및 근력 강화 프로그램 등이 포함된다. tramadol 같은 대체 약물이 역사적으로 완화 목적에 사용되었으나, 최근 Cochrane 근거에 따르면 tramadol 단독 또는 acetaminophen 병용은 평균 통증이나 기능에 중요한 이점이 없다. 다른 비수술적 조치로 호전이 없으면 주사 치료나 수술적 중재로 넘어갈 수 있다. 수술 옵션은 osteoarthritis의 병기와 침범 관절에 따라 다르며, 관절경적 연골성형술(chondroplasty), 변연절제술(débridement), 관절성형술(arthroplasty) 등이 포함된다. 총관절성형술(total joint arthroplasty)은 특히 고관절·슬관절 osteoarthritis의 매우 효과적인 확정적 치료이지만, 환자 나이·수술 위험·동반질환에 따라 항상 가능한 선택은 아니다.
100년 이상 관절강내(intra-articular) 주사가 osteoarthritis(특히 슬관절) 치료에 사용되어 왔다. 초기 주사 전략의 상당수는 환자 위험과 미미한 이점으로 폐기되었다. Corticosteroid는 1950년대에 보편화되어 지금도 관절강내 주사로 사용되지만, 2013년 AAOS 임상진료지침(Clinical Practice Guidelines)에 따르면 근거가 결정적이지 않아 증상성 슬관절 osteoarthritis에 대한 관절강내 corticosteroid 사용을 확고히 권고하거나 반대할 수 없었다. Hyaluronic acid(히알루론산)는 FDA 승인을 받았으나 기대한 질병 조절 효과나 통증 완화를 제공하지 못했고, AAOS 지침은 위약·corticosteroid 대비 일관된 이점이 없어 증상성 osteoarthritis 관리에 hyaluronic acid 사용을 권고하지 않는다. 메타분석에서 WOMAC(Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index) 통증·기능·강직 항목의 개선이 나타났으나, 어느 것도 최소 임상적 중요 차이(MCID) 기준에는 도달하지 못했다.
PRP, BMAC, adipose-derived mesenchymal stem cells(AD-MSCs, 지방 유래 중간엽 줄기세포)를 포괄하여 orthobiologics라 부른다. 이들 치료에 대한 연구 급증은 OA 관리에서 corticosteroid 주사의 한계와, osteoarthritis 병태생리에 대한 이해 발전이 함께 작용한 결과이다. 현재 가장 많은 문헌은 PRP와 BMAC에 관한 것이며, AD-MSCs 연구가 적은 것은 이 주제 연구에 부과된 엄격한 제한 때문일 수 있다. 미국에서는 규제를 완화한 법률(Public Health Service Act Section 361 경로)이 orthobiologics의 개발→시장 출시 경로를 가속화하였다. 환자·임상의의 수요가 높은 가운데, 환자들은 동료심사 연구 대신 후기(testimonial)로 제품을 부정확하게 포장하는 직접 소비자 대상 마케팅에 노출되어 왔다. 검증되지 않은 줄기세포 치료를 제공하는 미국 클리닉 수는 2009년부터 2014년까지 매년 최소 2배씩 증가하였다. 대부분의 주요 보험사는 효능·비용효과 근거 부족을 이유로 orthobiologic 치료를 보장하지 않아 환자가 본인 부담으로 지불해야 한다.
BMAC과 AD-MSC 제제에서 발견되는 성인 MSC는 중배엽(mesoderm)에서 기원하며 분화 가능한 세포가 제한적이다. 이 세포에는 chondrocyte(연골세포), osteoblast(골모세포), myoblast(근모세포), adipocyte(지방세포)가 포함되며, 모두 세포 동원, 면역계 조절, 재생을 매개하는 효과적인 곁분비(paracrine) 신호세포로 작용한다. orthobiologics 사용의 적응증은 통일되어 기술되지는 않았으나, 일반적으로 Kellgren-Lawrence grade 4 osteoarthritis의 방사선학적 증거나 미만성 전층 연골 소실이 없는 활동적인 환자가 포함된다. 부정정렬(malalignment), meniscus·인대 문제를 함께 교정하는 것이 중요한데, 이들이 OA 진행을 크게 좌우하여 교정 없이는 orthobiologics 효능이 제한될 수 있기 때문이다. 특히 미만성 연골 소실이 없는 경도~중등도 OA의 활동적 환자에서 환자 선택을 최적화하면 효과를 높일 수 있다. PRP·BMAC·AD-MSC가 자가(autologous)라는 점에서, BMAC·AD-MSC의 MSC가 가진 대사·곁분비 효과가 환자 나이의 영향을 받을 수 있어 나이의 영향에 대한 연구가 진행 중이다.
PRP는 원심분리(centrifugation)를 통해 혈액에서 유래하며, 혈소판·성장인자·사이토카인을 농축하여 조직 회복과 대사 활동을 촉진한다. PRP를 구성하는 정확한 혈소판 농도가 보편적으로 합의되지는 않았으나, PRP는 일반적으로 생리적 혈소판 수치의 최소 3~5배를 함유하며 최대 9.3배에 이를 수 있다. 이 혈소판 안에 들어있는 성장인자·단백질의 종류는 다양하여 1,100가지 이상으로 밝혀졌다. PRP 내 성장인자는 MSC에 주화성(chemotactic) 효과를 가지며, MSC를 끌어들이는 것이 proteoglycan과 연골 생산 증가에 중요한 것으로 여겨진다. 또한 이들 단백질·성장인자는 유전자 발현을 변화시키고 matrix metalloproteinase와 nuclear factor kappa B 생산을 줄여 항염증 효과도 나타낸다.
PRP 프로토콜의 이질성(heterogeneity)이 문헌에서 입증되어 왔다. PRP 주사 제조는 일반적으로 15~20분이 걸린다. 과정은 보통 팔에서 정맥천자로 전혈(whole blood)을 채취하는 것으로 시작하여, 원심분리기에 넣어 밀도에 따라 성분을 분리한다(Figure 1). 단일 원심분리를 명시하는 프로토콜이 많으나 두 번을 요구하는 경우도 있다. 위에서 아래로 층은 PRP, 백혈구(buffy coat), 적혈구(red blood cell) 순이다. Buffy coat의 표층만 포함하면 leukocyte-poor PRP(LP-PRP, 백혈구 결핍 PRP), 전층을 포함하면 leukocyte-rich PRP(LR-PRP, 백혈구 풍부 PRP)가 된다. 전층을 포함하면 interleukin-1 beta와 tumor necrosis factor alpha로 인해 염증 반응을 유발하는 것으로 추정되며, 이 때문에 OA 관리에는 LP-PRP가 선호된다.

최근 한 체계적 문헌고찰은 상업적으로 이용 가능한 PRP 농축 시스템이 최소 32종 존재한다고 보고하였으며, 시스템 간 다양한 인자 농도의 상당한 이질성도 지적되었다. "많을수록 항상 좋다"는 격언이 혈소판 농도에는 반드시 적용되지 않을 수 있는데, 다양한 PRP 제조법이 이상적 농도·기법 정의를 복잡하게 만들어 임상 결과 비교에 영향을 주기 때문이다. 78개 무작위 대조시험(RCT)에 대한 체계적 문헌고찰·메타분석에서, 포함된 연구의 거의 절반에서 통증 완화를 목적으로 한 정형외과 수술이 PRP 사용으로 증강되었다. osteoarthritis 치료 평가에서, 사용된 PRP의 구체적 종류와 관계없이 중재 1년 후 통증 감소가 관찰되었다.
2016년 Smith는 슬관절 osteoarthritis에 대한 LP-PRP의 효능을 생리식염수 대조와 비교한 이중맹검·FDA 승인 RCT를 발표하였다. 이 단일기관 연구는 30~80세, Kellgren-Lawrence grade 2~3 증상성 슬관절 osteoarthritis로 최소 6주 비수술적 치료에 실패한 환자 30명을 포함하였다. 15명은 3~8 mL LP-PRP를 매주 3회 주사, 15명은 3~8 mL 인산완충식염수를 매주 3회 주사받았다. PRP 군에서 이상반응은 없었다. WOMAC 점수는 주사 1주 후 유의하게 감소하였고, PRP 군은 12개월 추시에서 기저치 대비 WOMAC 점수 78% 개선을 보인 반면 식염수 위약군은 12개월에 7% 개선에 그쳤다.
Riboh 등은 체계적 문헌고찰·메타분석으로 증상성 슬관절 osteoarthritis에 대한 LP-PRP를 LR-PRP 및 hyaluronic acid와 비교하였다. level I·II 연구 9편을 포함한 이 분석에서, LP-PRP와 LR-PRP 모두 hyaluronic acid보다 더 나은 WOMAC 점수를 보였으나 이상반응 발생률은 더 높았으며, 두 PRP 제제 간에는 뚜렷한 차이가 없었다. 87명을 대상으로 LP-PRP·hyaluronic acid·식염수를 비교한 무작위·이중맹검·삼중평행·위약대조 시험에서는 모두 초기에 유의하게 호전되었으나, LP-PRP만 12개월까지 모든 추시 시점에서 개선을 유지하고 WOMAC 점수의 MCID를 충족하였다. 더 젊은 환자 나이가 유의하게 더 나은 결과와 연관되었다. PRP에 관한 또 다른 체계적 문헌고찰(경도~중등도 OA 환자 11편 포함)은 PRP가 통증을 완화하고 기능을 중등도로 개선할 수 있으나 osteoarthritis 과정을 멈추거나 되돌린다는 근거는 없다고 하였다. 환자 1,069명의 RCT 10편을 분석한 메타분석에서는 PRP 치료가 주사 후 1년까지 통증 완화와 기능을 유의하게 개선하였으나, 포함된 연구들은 비뚤림 위험(risk of bias)이 높았다.
이는 현재까지 PRP 문헌의 주요 결함 중 하나를 보여준다 — level I 연구들의 맹검·전향적 설계의 우수성에도 불구하고, 대부분 산업체·환자 선택 등에 대한 높은 수준의 비뚤림을 보여 결과가 실제 효능을 정확히 반영하지 못할 수 있다. 많은 연구가 작은 표본, 짧은 추시, 일관되지 않은 제조 프로토콜의 한계를 가진다. 현재로서 PRP는 단기 통증 완화와 기능 개선을 위한 보조 또는 비수술적 치료로 사용하는 것이 최선일 수 있으며, 질병 진행을 변화시키지는 못한다.
04Rotator Cuff Tendinopathy: The Challenge of Orthobiologics in Tendon (회전근개 건병증: 건에서 orthobiologics의 과제)
Rotator cuff tendinopathy(회전근개 건병증)는 현재 비외상성 어깨 통증의 가장 흔한 원인 중 하나로 여겨진다. 전통적으로 재활과 NSAIDs가 실패하면 corticosteroid 주사가 비외상성 회전근개 건병증 치료의 주류였다. 대부분 이 일차 치료에 반응하지만 반응하지 않는 환자도 상당수로, 20~30%에 이른다.
최근 연구들은 회전근개 건병증 치료를 위한 어깨 corticosteroid 주사의 반복 투여에 대해 경고한다. 주사 후 3개월 이내에 수술을 받으면 수술 후 감염률이 더 높고, 수술 직후 주사 시 지연 감염률 증가가 보고되었다. 또한 봉합 가능한 파열이 있는 어깨에 여러 차례 주사하면 재수술률이 높아진다. 이러한 corticosteroid 주사의 부작용 때문에 많은 연구자들이 난치성 증례의 증상 완화를 위한 대체 주사를 모색해 왔다.
회전근개 건병증에 PRP를 사용하는 근거는 혈소판이 방출하는 성장인자가 세포 동원, 증식, 혈관신생(angiogenesis)을 촉진하는 것으로 밝혀진 데 기반한다. 일부 연구는 PRP가 tenocyte(건세포)에 미치는 면역조절 효과도 보였다. 2019년 Hurley 등은 회전근개 건병증의 비수술적 치료에 PRP를 비교한 RCT 5편을 평가하여, PRP 108명과 대조 치료 106명을 비교하였다. 2편은 PRP가 대조보다 결과를 개선, 1편은 차이 없음, 2편은 PRP 단독이 대조보다 더 나쁜 결과를 보고하였다. 2021년 Hamid와 Sazlina는 RCT 8편을 평가하여 PRP 주사가 회전근개 건병증 환자의 장기 통증 조절과 어깨 기능에 안전하고 효과적인 중재라고 결론지었다. 다만 두 연구 모두 결과 지표의 혼재, PRP 제조법 보고 미흡, 분석 환자 수 제한 등 방법론적 한계를 지적하였다.
지난 10년간 발표된 수많은 RCT는 PRP가 관절경적 회전근개 봉합술의 보강제(adjuvant)로 사용될 때 재파열(retear)을 줄이는 능력을 일관되게 입증하였다. 최근 체계적 문헌고찰에서 Hurley 등은 환자 1,147명의 RCT 18편을 포함하여 PRP와 platelet-rich fibrin의 효능을 평가하였다. PRP 사용은 전체 파열에서 불완전 건 치유율을 유의하게 감소시켰다(17.2% 대 30.5%). 반면 platelet-rich fibrin은 수술 시간을 유의하게 늘리고 건 치유율 개선에는 이점이 없었다.
PRP 사용 시 고려할 두 가지 중요한 점은 수술 술기와 PRP 적용 부위이다. 최근 RCT 9편의 메타분석에서 Villarreal-Villarreal 등은 nonlinked 대 linked double-row 회전근개 봉합 기법, 그리고 bone-tendon interface 대 그 외 부위 적용을 하위그룹 분석하였다. 가장 큰 이점은 linked double-row 기법에서 얻어졌으며 위험 감소는 linked 51% 대 nonlinked 38%였다. 적용 부위에 관해서는 bone-tendon interface에 PRP를 두면 재파열 위험을 55% 감소시킨 반면, 그 외 부위에 두면 유의한 위험 감소가 없었다. 파열 크기에 관해, 두 최근 메타분석은 재파열 감소에 대한 PRP의 이점이 병변 크기와 무관함을 보였다. Zhao 등은 관절경적 회전근개 봉합 보강제로 PRP를 사용할 때 3 cm 미만 파열에서 재파열 위험 36% 감소, 3 cm 초과에서 49% 감소를 보고하였다.
관절경적 회전근개 봉합 보강제로 LP-PRP와 LR-PRP 중 어느 것이 더 나은지는 논란이다. 최근 RCT의 network meta-analysis에서 Hurley 등은 연구 13편(환자 868명) — LP-PRP를 대조와 비교한 9편, LR-PRP를 대조와 비교한 4편 — 을 평가하였다. LP-PRP는 재파열 및/또는 불완전 건 치유율을 유의하게 감소시켰으나, LR-PRP에서는 같은 효과를 입증하지 못했다.
05Osteonecrosis of the Femoral Head: The Challenge of Orthobiologics in Bone (대퇴골두 골괴사: 골에서 orthobiologics의 과제)
대퇴골두 골괴사(osteonecrosis of the femoral head)의 발생률은 미국 전체 고관절 관절성형술의 약 8~12%를 차지한다. 임상 경과는 보통 진행성으로, 무증상 대퇴골두 골괴사 환자의 약 60%가 증상 발현이나 함몰(collapse)을 경험한다. 진행을 지연시키기 위한 여러 내과적·외과적 치료가 있으며 일부는 성공적이었다.
증상성 진행기 대퇴골두 함몰 환자의 선택 치료는 총고관절성형술(total hip arthroplasty, THA)이다. THA의 적합한 후보는 함몰 유무와 관계없이 큰 병변이 있거나, 명백한 함몰 없이 연골 박리(delamination)가 있는 환자이다. THA는 우수한 술식이지만, 코호트 내 젊은 환자가 많아 장기 내구성이 주된 우려이다. 대퇴골두 골괴사가 주로 젊은 환자에서 발생하므로, THA 필요를 피하거나 지연시키기 위해 함몰 전 초기 단계에 관절 보존(joint preservation) 기법을 고려해야 한다. 다만 최적 접근법에 대한 합의는 없다. 비수술적(예: diphosphonate)·수술적(예: core decompression[중심 감압술], 골이식, 혈관화 비골 이식, 회전 절골술) 치료가 제안되었으나, 어느 것도 명확히 우월하다고 입증되지 않아 광범위한 채택은 이루어지지 않았다.
현재 core decompression(중심 감압술)은 증상성 소병변과 함몰 전 증례에서 가장 흔히 시행되며 좋은 결과를 보인다. 최근 메타분석에서 Hua 등은 2,441개 고관절을 평가한 32편을 분석하여, core decompression이 평균 추시 54.3개월에 전체 성공률 65%인 안전하고 효과적인 치료법이라고 결론지었다. 그러나 결과가 항상 만족스럽지는 않으며, 이 방법은 creeping substitution 결여와 골밀도 소실을 초래할 수 있다. 따라서 골괴사가 골 재생에 기여할 세포의 결핍으로 발생한다는 전제 하에, 소실·손상된 골을 재생할 가능성이 있는 세포 기반 치료(cell-based treatment)를 고려하는 것이 합리적이다.
줄기세포 치료는 core decompression의 보강제로 인기를 얻으며 유망한 결과를 보인다. 초기 대퇴골두 골괴사 치료에서 줄기세포 치료와 core decompression을 병용하면 core decompression 단독보다 더 우수한 진통·임상 효과를 보이고 함몰 진행을 더 효과적으로 지연시킨다. Li 등의 최근 메타분석(RCT 10편)은 core decompression + 줄기세포 병용이 초기 대퇴골두 골괴사 치료에서 합병증이 적은 효과적·실행가능한 방법이라고 밝혔다. 또한 2016년 Piuzzi 등은 세포 기반 치료의 유익성을 검토하여, 세포 치료를 받은 380개 고관절 중 24.5%(93개)가 방사선학적 진행을 보인 반면 대조군은 245개 중 40%(98개)가 진행을 보였다고 보고하였다. 실패율을 기술한 10편 중 9편에서 세포 치료는 대조군(21%)보다 낮은 THA 전환율(16%)과 연관되었다. 환자 보고 결과를 기술한 10편 모두에서 세포 치료가 대조군보다 개선된 결과를 보였다. 다만 동일한 채취 절차에도 개인차로 산물이 일관되지 않아 치료 간 상당한 이질성이 있었다.
골이식(bone grafting)에는 iliac crest·비골(fibula)·대퇴골(femur)의 비혈관화 또는 혈관화 자가골, 동종골, 합성재료 등 여러 선택지가 있다(Figure 2). 비혈관화 골이식은 대부분 함몰 전 또는 초기 함몰 환자에 사용되며, 성공을 위해 괴사 분절의 충분한 구조적 지지와 감압이 필요하다. 시술은 대퇴경부 기저부의 창(window)이나 core track, 또는 연골의 trapdoor를 통해 시행할 수 있다. 비혈관화 골이식 연구들에서 성공/생존율은 평균 추시 2~9년에 28%~87% 범위였다. 혈관화 골이식(vascularized bone graft)은 구조적 지지와 함께 손상 부위에 혈류를 회복할 살아있는 골을 제공하는 두 가지 목적을 가지며, 자유 혈관화 비골 이식, greater trochanter flap, 근육 경 골편 등이 성공적으로 사용되었다. 함몰 전 치료에서 보고된 생존율은 24%~100% 범위로 다양하나, 분절 함몰이 있으면 결과가 좋지 않다.
06Summary (요약)
osteoarthritis, 건병증, 골괴사의 대체 치료로서 orthobiologics 사용은 흥미롭고 잠재적으로 유익한 개념이다. 현재까지 PRP는 osteoarthritis 환자의 증상 감소에서 가장 의미 있는 자료를 보였고, MSC도 유망한 결과를 보인다. 회전근개 건병증에 대한 PRP 사용은 가변적 결과를 보여 더 많은 근거가 필요하다. 만성 어깨 건병증에서 MSC가 PRP보다 유의한 이점을 주는지는 불분명하다. 건병증에 orthobiologics를 사용하기 전 치료 비용과 근거의 질이 고려할 두 가지 주요 요인이다. 대퇴골두 골괴사는 관리에 진전이 있었으나 여전히 과제로 남아 있으며, 관절 보존 기법이 초기 단계에서 가장 유망하므로 적시 진단·발견이 매우 중요하다. 말기 또는 큰 병변에 골두 함몰이나 acetabulum 침범이 있고 비수술적 치료가 실패한 경우 THA가 최선의 선택이다. 근거·경험·생물학적 치료를 바탕으로 정형외과에서 orthobiologics의 미래는 밝아 보이며, 최적의 적응증·조성·제조·처리·임상 결과를 더 잘 이해하기 위한 연구가 진행 중이다.

07★ 핵심정리 (Take-Home Message)
• Orthobiologics(PRP·BMAC·MSC)는 연골(OA)·건(회전근개)·골(대퇴골두 골괴사) 손상의 생물학적 증강 치료로, 안전성은 높고 효능은 긍정적이나 가변적이다. 표준화 부족과 비뚤림 높은 연구가 주요 한계.
• OA: 현재까지 PRP가 가장 근거가 많음. OA 관리에는 염증을 덜 유발하는 LP-PRP(백혈구 결핍)가 선호. Smith RCT에서 LP-PRP는 12개월 WOMAC 78% 개선(식염수 7%). PRP는 질병 진행을 막지는 못하며 단기 통증·기능 개선의 보조 치료로 권장.
• 회전근개: corticosteroid 비반응 20~30%. PRP는 비수술 치료에서는 결과가 가변적이나, 관절경 봉합의 보강제로 재파열을 유의하게 감소(18 RCT, 불완전치유 17.2% 대 30.5%). bone-tendon interface 적용·linked double-row에서 효과 최대(재파열 위험 55%·51% 감소). 보강제로는 LP-PRP가 유효(LR-PRP는 미입증).
• 대퇴골두 골괴사: 전체 고관절성형술의 8~12%, 무증상의 약 60%가 함몰로 진행. core decompression(32편·2,441고관절, 54.3개월 성공률 65%)에 줄기세포 병용 시 결과 개선 — 세포치료군 방사선 진행 24.5% 대 대조 40%, THA 전환 16% 대 21%. 말기·큰 병변은 THA가 최선.
• 핵심 수치 — PRP 혈소판 농도 생리치의 3~5배(최대 9.3배)·성장인자 1,100종 이상·제조 15~20분·상업 시스템 32종; 미국 OA 환자 3천만+·평생 위험 4명 중 1명·비용 1,400억~4,500억 달러; 비혈관화 골이식 생존율 28~87%(2~9년)·혈관화 24~100%.
08References (참고문헌)
참고문헌 74
- Furner SE, Hootman JM, Helmick CG, Bolen J, Zack MM: Health-related quality of life of US adults with arthritis: Analysis of data from the behavioral risk factor surveillance system, 2003, 2005, and 2007. Arthritis Care Res (Hoboken) 2011;63(6):788-799.
- GBD 2015 Disease and Injury Incidence and Prevalence Collaborators, Vos T, Allen C, et al: Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 310 diseases and injuries, 1990-2015. Lancet 2016;388(10053):1545-1602.
- Nuesch E, Dieppe P, Reichenbach S, Williams S, Iff S, Jüni P: All cause and disease specific mortality in patients with knee or hip osteoarthritis: Population based cohort study. BMJ 2011;342:d1165.
- Sherman BJ, Chahla J, Glowney J, Frank RM: The role of orthobiologics in the management of osteoarthritis and focal cartilage defects. Orthopedics 2019;42(2):66-73.
- Murphy LB, Helmick CG, Schwartz TA, et al: One in four people may develop symptomatic hip osteoarthritis in his or her lifetime. Osteoarthritis Cartilage 2010;18(11):1372-1379.
- Qin J, Barbour KE, Murphy LB, et al: Lifetime risk of symptomatic hand osteoarthritis: The Johnston County Osteoarthritis Project. Arthritis Rheumatol 2017;69(6):1204-1212.
- Hunter DJ, Bierma-Zeinstra S: Osteoarthritis. Lancet 2019;393(10182):1745-1759.
- Turkiewicz A, Petersson IF, Björk J, et al: Current and future impact of osteoarthritis on health care: A population-based study with projections to year 2032. Osteoarthritis Cartilage 2014;22(11):1826-1832.
- Murphy LB, Cisternas MG, Pasta DJ, Helmick CG, Yelin EH: Medical expenditures and earnings losses among US adults with arthritis in 2013. Arthritis Care Res (Hoboken) 2018;70(6):869-876.
- Mather RC 3rd, Koenig L, Kocher MS, et al: Societal and economic impact of anterior cruciate ligament tears. J Bone Joint Surg Am 2013;95(19):1751-1759.
- Toupin April K, Bisaillon J, Welch V, et al: Tramadol for osteoarthritis. Cochrane Database Syst Rev 2019;5:CD005522.
- The American Academy of Orthopedic Surgeons Board of Directors: Treatment of Osteoarthritis of the Knee, ed 2. Evidence-Based Clinical Practice Guide. 2013.
- Lavelle W, Lavelle ED, Lavelle L: Intra-articular injections. Anesthesiol Clin 2007;25(4):853-862, viii.
- Browne JA, Nho SJ, Goodman SB, Callaghan JJ, Della Valle CJ: Stem cells and platelet-rich plasma injections for advanced hip and knee arthritis: Enthusiasm outpaces science. J Arthroplasty 2019;34(6):1049-1050.
- Jones A, Doherty M: Intra-articular corticosteroids are effective in osteoarthritis but there are no clinical predictors of response. Ann Rheum Dis 1996;55(11):829-832.
- Delanois RE, Etcheson JI, Sodhi N, et al: Biologic therapies for the treatment of knee osteoarthritis. J Arthroplasty 2019;34(4):801-813.
- Richter M, Trzeciak T, Rybka JD, et al: Correlations between serum adipocytokine concentrations, disease stage, radiological status and total body fat content in patients with primary knee osteoarthritis. Int Orthop 2017;41(5):983-989.
- Sundman EA, Cole BJ, Karas V, et al: The anti-inflammatory and matrix restorative mechanisms of platelet-rich plasma in osteoarthritis. Am J Sports Med 2014;42(1):35-41.
- Piuzzi NS, Ng M, Chughtai M, et al: The stem-cell market for the treatment of knee osteoarthritis: A patient perspective. J Knee Surg 2018;31(6):551-556.
- Chu CR, Rodeo S, Bhutani N, et al: Optimizing clinical use of biologics in orthopaedic surgery: Consensus recommendations from the 2018 AAOS/NIH U-13 conference. J Am Acad Orthop Surg 2019;27(2):e50-e63.
- Turner L, Knoepfler P: Selling stem cells in the USA: Assessing the direct-to-consumer industry. Cell Stem Cell 2016;19(2):154-157.
- Rubin R: Unproven but profitable: The boom in US stem cell clinics. J Am Med Assoc 2018;320(14):1421-1423.
- Piuzzi NS, Ng M, Kantor A, et al: What is the price and claimed efficacy of platelet-rich plasma injections for the treatment of knee osteoarthritis in the United States? J Knee Surg 2019;32(9):879-885.
- Lamplot JD, Rodeo SA, Brophy RH: A practical guide for the current use of biologic therapies in sports medicine. Am J Sports Med 2020;48(2):488-503.
- Cotter EJ, Wang KC, Yanke AB, Chubinskaya S: Bone marrow aspirate concentrate for cartilage defects of the knee: From bench to bedside evidence. Cartilage 2018;9(2):161-170.
- Amoako AO, Pujalte GG: Osteoarthritis in young, active, and athletic individuals. Clin Med Insights Arthritis Musculoskelet Disord 2014;7:27-32.
- Allen KD, Chen JC, Callahan LF, et al: Racial differences in knee osteoarthritis pain. J Rheumatol 2012;39(2):337-344.
- Stolzing A, Jones E, McGonagle D, Scutt A: Age-related changes in human bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Mech Ageing Dev 2008;129(3):163-173.
- Baxter MA, Wynn RF, Jowitt SN, Wraith JE, Fairbairn LJ, Bellantuono I: Study of telomere length reveals rapid aging of human marrow stromal cells following in vitro expansion. Stem Cells 2004;22(5):675-682.
- Eppley BL, Woodell JE, Higgins J: Platelet quantification and growth factor analysis from platelet-rich plasma: Implications for wound healing. Plast Reconstr Surg 2004;114(6):1502-1508.
- Southworth TM, Naveen NB, Tauro TM, Leong NL, Cole BJ: The use of platelet-rich plasma in symptomatic knee osteoarthritis. J Knee Surg 2019;32(1):37-45.
- Foster TE, Puskas BL, Mandelbaum BR, Gerhardt MB, Rodeo SA: Platelet-rich plasma: From basic science to clinical applications. Am J Sports Med 2009;37(11):2259-2272.
- Senzel L, Gnatenko DV, Bahou WF: The platelet proteome. Curr Opin Hematol 2009;16(5):329-333.
- Van Buul GM, Koevoet WL, Kops N, et al: Platelet-rich plasma releasate inhibits inflammatory processes in osteoarthritic chondrocytes. Am J Sports Med 2011;39(11):2362-2370.
- Sundman EA, Cole BJ, Fortier LA: Growth factor and catabolic cytokine concentrations are influenced by the cellular composition of platelet-rich plasma. Am J Sports Med 2011;39(10):2135-2140.
- Johal H, Khan M, Yung SP, et al: Impact of platelet-rich plasma use on pain in orthopaedic surgery: A systematic review and meta-analysis. Sports Health 2019;11(4):355-366.
- Castillo TN, Pouliot MA, Kim HJ, Dragoo JL: Comparison of growth factor and platelet concentration from commercial platelet-rich plasma separation systems. Am J Sports Med 2011;39(2):266-271.
- Smith PA: Intra-articular autologous conditioned plasma injections provide safe and efficacious treatment for knee osteoarthritis: An FDA-sanctioned, randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial. Am J Sports Med 2016;44(4):884-891.
- Riboh JC, Saltzman BM, Yanke AB, Fortier L, Cole BJ: Effect of leukocyte concentration on the efficacy of platelet-rich plasma in the treatment of knee osteoarthritis. Am J Sports Med 2016;44(3):792-800.
- Lin KY, Yang CC, Hsu CJ, Yeh ML, Renn JH: Intra-articular injection of platelet-rich plasma is superior to hyaluronic acid or saline solution in mild to moderate knee osteoarthritis. Arthroscopy 2019;35(1):106-117.
- Dai WL, Zhou AG, Zhang H, Zhang J: Efficacy of platelet-rich plasma in the treatment of knee osteoarthritis: A meta-analysis of RCTs. Arthroscopy 2017;33(3):659-670.e1.
- Mäkelä M, Heliövaara M, Sainio P, Knekt P, Impivaara O, Aromaa A: Shoulder joint impairment among Finns aged 30 years or over. Rheumatology (Oxford) 1999;38(7):656-662.
- Ostör AJ, Richards CA, Prevost AT, Speed CA, Hazleman BL: Diagnosis and relation to general health of shoulder disorders presenting to primary care. Rheumatology (Oxford) 2005;44(6):800-805.
- Rossi LA, Ranalletta M: Subacromial decompression is not beneficial for the management of rotator cuff disease. JBJS Rev 2020;8(1):e0045.
- Steuri R, Sattelmayer M, Elsig S, et al: Effectiveness of conservative interventions in adults with shoulder impingement: A systematic review and meta-analysis of RCTs. Br J Sports Med 2017;51(18):1340-1347.
- Wang C, Zhang Z, Ma Y, Liu X, Zhu Q: Platelet-rich plasma injection vs corticosteroid injection for conservative treatment of rotator cuff lesions. Medicine (Baltimore) 2021;100(7):e24680.
- Giovannetti de Sanctis E, Franceschetti E, De Dona F, Palumbo A, Paciotti M, Franceschi F: The efficacy of injections for partial rotator cuff tears: A systematic review. J Clin Med 2020;10(1):51.
- Werner BC, Cancienne JM, Burrus MT, Griffin JW, Gwathmey FW, Brockmeier SF: The timing of elective shoulder surgery after shoulder injection affects postoperative infection risk in Medicare patients. J Shoulder Elbow Surg 2016;25(3):390-397.
- Kew ME, Cancienne JM, Christensen JE, Werner BC: The timing of corticosteroid injections after arthroscopic shoulder procedures affects postoperative infection risk. Am J Sports Med 2019;47(4):915-921.
- Kunze KN, Mirzayan R, Beletsky A, et al: Do corticosteroid injections before or after primary rotator cuff repair influence the incidence of adverse events? Arthroscopy 2020;36(5):1476-1484.
- Cimino AM, Veazey GC, McMurtrie JT, et al: Corticosteroid injections may increase retear and revision rates of rotator cuff repair: A systematic review. Arthroscopy 2020;36(8):2334-2341.
- Collins T, Alexander D, Barkatali B: Platelet-rich plasma: A narrative review. EFORT Open Rev 2021;6(4):225-235.
- LaPrade RF, Geeslin AG, Murray IR, et al: Biologic treatments for sports injuries II think tank, Part 1. Am J Sports Med 2016;44(12):3270-3283.
- Ilhanli I, Guder N, Gul M: Platelet-rich plasma treatment with physical therapy in chronic partial supraspinatus tears. Iran Red Crescent Med J 2015;17:e23732.
- Shams A, El-Sayed M, Gamal O, Ewes W: Subacromial injection of autologous platelet-rich plasma versus corticosteroid for symptomatic partial rotator cuff tears. Eur J Orthop Surg Traumatol 2016;26:837-842.
- Hurley ET, Hannon CP, Pauzenberger L, Fat DL, Moran CJ, Mullett H: Nonoperative treatment of rotator cuff disease with platelet-rich plasma: A systematic review of RCTs. Arthroscopy 2019;35(5):1584-1591.
- Hamid MS, Sazlina SG: Platelet-rich plasma for rotator cuff tendinopathy: A systematic review and meta-analysis. PLoS One 2021;16(5):e0251111.
- Chen X, Jones IA, Togashi R, Park C, Vangsness CT Jr: Use of platelet-rich plasma for the improvement of pain and function in rotator cuff tears. Am J Sports Med 2020;48(8):2028-2041.
- Zhao D, Han YH, Pan JK, et al: The clinical efficacy of leukocyte-poor platelet-rich plasma in arthroscopic rotator cuff repair: A meta-analysis of RCTs. J Shoulder Elbow Surg 2021;30(4):918-928.
- Hurley ET, Lim Fat D, Moran CJ, Mullett H: The efficacy of platelet-rich plasma and platelet-rich fibrin in arthroscopic rotator cuff repair: A meta-analysis of RCTs. Am J Sports Med 2019;47(3):753-761.
- Villarreal-Villarreal GA, Simental-Mendía M, Garza-Borjón AE, et al: Double-row rotator cuff repair enhanced with platelet-rich therapy reduces retear rate: A systematic review and meta-analysis of RCTs. Arthroscopy 2021;37(6):1937-1947.e1.
- Hurley ET, Colasanti CA, Anil U, et al: The effect of platelet-rich plasma leukocyte concentration on arthroscopic rotator cuff repair: A network meta-analysis of RCTs. Am J Sports Med 2021;49(9):2528-2535.
- Ng MK, Gordon AM, Piuzzi NS, Wong CHJ, Jones LC, Mont MA: Trends in surgical management of osteonecrosis of the femoral head: A 2010 to 2020 nationwide study. J Arthroplasty 2023;38(7 suppl):S51-S57.
- Mont MA, Cherian JJ, Sierra RJ, Jones LC, Lieberman JR: Nontraumatic osteonecrosis of the femoral head: Where do we stand today? A ten-year update. J Bone Joint Surg Am 2015;97:1604-1627.
- Edmond T, Hameed D, Olsen D, Dubin J, Piuzzi NS, Mont MA: Surgical technique: Core decompression of femoral head osteonecrosis with bone marrow aspirate concentrate. Surg Technol Int 2023;42:sti42/1673.
- Hua KC, Yang XG, Feng JT, et al: The efficacy and safety of core decompression for the treatment of femoral head necrosis: A systematic review and meta-analysis. J Orthop Surg Res 2019;14:306.
- Piuzzi NS, Chahla J, Jiandong H, et al: Analysis of cell therapies used in clinical trials for the treatment of osteonecrosis of the femoral head: A systematic review. J Arthroplasty 2017;32:2612-2618.
- Li J, Su P, Li J, Chen G, Xiong Y: Efficacy and safety of stem cell combination therapy for osteonecrosis of the femoral head: A systematic review and meta-analysis. J Healthc Eng 2021;2021:9313201.
- Chahla J, Cole BJ: Editorial commentary: Platelet-rich plasma for knee osteoarthritis – A 'novel' and effective symptomatic approach. Arthroscopy 2019;35(1):118-120.
- Raynauld JP, Buckland-Wright C, Ward R, et al: Safety and efficacy of long-term intraarticular steroid injections in osteoarthritis of the knee. Arthritis Rheum 2003;48(2):370-377.
- Gaffney K, Ledingham J, Perry JD: Intra-articular triamcinolone hexacetonide in knee osteoarthritis: Factors influencing the clinical response. Ann Rheum Dis 1995;54(5):379-381.
- Chao J, Wu C, Sun B, et al: Inflammatory characteristics on ultrasound predict poorer longterm response to intraarticular corticosteroid injections in knee osteoarthritis. J Rheumatol 2010;37(3):650-655.
- Cameron KL, Hsiao MS, Owens BD, Burks R, Svoboda SJ: Incidence of physician-diagnosed osteoarthritis among active duty United States military service members. Arthritis Rheum 2011;63(10):2974-2982.
- Chughtai M, Piuzzi NS, Khlopas A, Jones LC, Goodman SB, Mont MA: An evidence-based guide to the treatment of osteonecrosis of the femoral head. Bone Joint J 2017;99-B(10):1267-1279.
본 정리본은 AAOS Instructional Course Lectures, Volume 73, Chapter 1(원서 pp. 3–13)의 내용을 누락 없이 한글로 정리한 것이며, 원문의 그림(Figure 1–2)과 참고문헌 74편을 포함한다. | 부민병원 정형외과