강남 연세사랑병원 인공관절 연구센터, 환자 맞춤형 수술로 정확도 높혀..

2018-11-21 12:01:06

강남 연세사랑병원 인공관절 연구센터, 환자 맞춤형 수술로 정확도 높혀..
[빅데이터뉴스 이병학 기자] 날씨가 추워지며 무릎 통증을 호소하는 중장년층이 늘고 있다. 중장년기 대표적인 무릎통증의 원인은 바로 퇴행성관절염이다. 수십년이 넘게 몸을 지탱해준 무릎관절이, 나이가 들며 점차 약해지고 손상되는 것이다. 누구나 나이가 들며 생길 수 있는 퇴행성관절염은 무릎 관절의 연골이 퇴행으로 인해 점차 닳아 없어지는 질환으로써, 연골이 손상된 정도에 따라 크게 초기-중기-말기로 구분된다.

주로 폐경기를 지난 중년 여성에게 나타나기 쉬운 퇴행성관절염은 여타 질환처럼 조기진단을 통한 초기에 발견하게 되면 수술을 하지 않고도 호전될 수 있다. 하지만 이미 말기에 접어들어, 극심한 통증, O자형 다리변형, 부종 등으로 일상생활조차 어려운 경우라면, 현대 의학기술로써는 ‘인공관절 수술’을 해야만 한다.

강남 연세사랑병원 고용곤 병원장은 “인공관절 수술은 닳아 없어진 무릎연골을 제거하고, 인공적으로 만들어진 관절로 바꿔주는 수술이다”며 “극심한 통증으로 밤에 잠을 이루지 못하고, 퉁퉁 붓고 일상적인 걷기조차 어려웠던 퇴행성관절염 말기 환자는, 인공관절 수술을 통해 극심한 통증을 없애고 운동기능을 회복할 수 있다”고 덧붙였다.

▲외국에서 시작된 ‘환자 맞춤형 인공관절 수술’, 국내화 통해 정확도↑∙비용↓
그러나 과거에 시행된 인공관절 수술의 경우, 일률적인 수술기구가 적용되어 환자 개인별로 다른 무릎 관절의 모양과 크기를 고려하지 못했다. 이로 인해 과거에 인공관절 수술을 받았던 환자 중에서는 일부 수술 이후에도 심한 통증이 지속되거나, 여타 부작용으로 고생하는 경우도 간혹 나타났다. 그리고 환자의 무릎 뼈에 구멍을 내어 긴 수술도구를 이용하여 하지정렬을 맞추는 방법이 주로 이용되어, 수술 시 출혈이나 감염 등의 문제점이 발생할 수도 있었다.

또한 기존의 인공관절이 입식 위주로 생활 하는 서양인의 기준에 맞춰 제작되어, 좌식 위주의 생활을 하는 한국인이 인공관절 수술을 받은 이후에 양반다리를 못하고 무릎을 꿇기 어려운 등의 일상생활에 필요한 운동범위에 제한이 나타날 수 있었다.

이러한 과거의 인공관절 수술의 단점을 보완하기 위해 최근에는 3D프린팅 기술이 접목된 ‘맞춤형 인공관절 수술’이 등장했다. 해당 수술법은 최초 의료선진국에서 개발되어, 국내에서도 미국을 경유한 수술을 시행하기도 했다. 하지만 기존 인공관절 수술에 비해 무릎 한쪽당 약 100만원이라는 추가비용으로 인해 환자들의 경제적 부담을 가중시켰다.

최근 국내 기술로써 ‘3D 시뮬레이션 맞춤형 인공관절 수술’ 특허를 획득하고, 기존 수술과 비용도 동일하게 시행하는 의료기관이 있어 관심이 집중되고 있다.

▲‘강남 연세사랑병원 인공관절 연구센터’, 국내 최초 특허 최신 ‘맞춤형 인공관절 수술’ 선도
최근 자체 연구개발로써 ‘3D프린팅 기술’과 ‘컴퓨터 시뮬레이션(가상수술)’을 이용한 맞춤형 인공관절 수술 연구를 통해, 특허청으로부터 국내 최초로 관련 특허를 2종 획득한 의료기관이 있다. 바로 보건복지부 지정 관절전문 강남 연세사랑병원(병원장 고용곤)이다.

강남 연세사랑병원 인공관절 연구센터는 고용곤 병원장, 서동석 원장, 허동범 부원장, 탁대현 진료소장, 정필구 과장, 정현석 과장 등 6인의 풍부한 임상경력을 자랑하는 정형외과 전문의들로 구성되어 있다.

해당 의료진들은 공학 엔지니어와의 협업을 통해, 약 2년여 간의 연구 끝에 수술의 정확도를 높이기 위해 기존에 사용되던 수술도구를 보완 및 개선한 디자인의 ‘맞춤형 인공관절 수술도구 설계기술’을 개발했다.

맞춤형 인공관절 수술은 첨단 3D시뮬레이션 기술력과 3D프린터를 접목시켜 정확성을 향상시켰다. 수술 전 3D 시뮬레이션(가상수술)을 통해 수술의 오차범위를 최소화 해 인공관절 삽입위치의 정확성을 높인다.

수술 전 MRI 혹은 CT로 정밀하게 스캔한 환자의 무릎모형을 바탕으로 3D프린터를 이용해 제작한 맞춤형 수술도구(PSI:Patient Specific Instrument))를 이용하며, 과거의 절개 후 인공관절의 삽입위치를 정하기 위한 수술계획 과정들이 대폭 축소되어 수술시간이 단축되는 결과도 얻었다.

고용곤 병원장(정형외과 전문의)은 “3D 시뮬레이션 맞춤형 인공관절 수술이 시행되며, 수술시간이 단축되어 이로 인해 출혈이나 감염, 폐색전증 등 부작용 및 합병증 위험도 줄이는 결과도 기대해볼 수 있다”라고 설명했다.

▲‘3D 시뮬레이션 맞춤형 인공관절 수술’ 임상 결과, 국제 SCI급 학술지 발표되며 우수성 입증
지난 2012년 SCI급 학술지 ‘CORR’에는, ‘3D 시뮬레이션 맞춤형 인공관절 수술(PSI)’ 105례와 고식적 방법 55례를 비교한 결과, ‘3D 시뮬레이션 맞춤형 인공관절 수술’을 시행한 그룹에서 수술 후 하지 정렬 및 인공관절 삽입 위치의 정확도가 기존에 비해 의미 있게 높은 결과를 보였다는 미국 연구팀의 임상연구 결과가 발표되었다.

또한 2015년 SCI급 학술지‘KSSTA’ 에 등재된 포르투갈 연구팀의 연구 논문에서는, ‘3D 시뮬레이션 맞춤형 인공관절 수술(PSI)’을 시행한 47명, 고식적 방법으로 시행한 48명을 비교해, 하지 정렬, 수혈 양, 수술 시간, 입원 일수 등에서 ‘3D 시뮬레이션 맞춤형 인공관절 수술’을 시행한 그룹에서 유의한 결과가 나타난 것으로 보고된 바 있다.

외국 뿐 아니라, 국내 연구진도 ‘3D 시뮬레이션 맞춤형 인공관절 수술’에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 보건복지부 지정 관절전문 강남 연세사랑병원 인공관절 연구센터는 임상 연구를 통해 맞춤형 인공관절 수술의 시간 단축, 하지 정렬의 정확도 등에서 의미 있는 결과를 확인했다.

지난 2015년 ‘Biomed Research International', 2016년 ‘Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery’ 등, SCI(e)급 학술지에 2건의 ‘3D 시뮬레이션 맞춤형 인공관절 수술’ 임상 연구결과가 등재되며, 향상된 디자인의 수술도구를 실제 임상으로 적용해, 하지 정렬의 정확성을 높이며 수술시간을 단축할 수 있는 결과를 발표한 바 있다.

▲‘수술 후 통증증후군’과 ‘재활치료’, 인공관절 수술 이후 시행해야할 ‘필수요소’
인공관절 수술은 정확하고 안전한 수술 시행이 최우선 과제이다. 그러나 수술만 잘 되어서는 이후 호전도를 장담할 수 없다. 수술 후 나타날 수 있는 통증증후군을 위한 통증치료와 일상으로의 복귀를 위한 재활운동이 수술만큼 중요한 이유다.

강남 연세사랑병원은 ‘3D 시뮬레이션 맞춤형 인공관절 수술’과 더불어, 수술 이후의 환자의 호전도를 최대한 높이기 위한 ‘환자 맞춤형 통증∙재활 관리 프로그램’을 도입했다.

인공관절 수술 후에 나타날 수 있는 ‘수술 후 통증증후군’을 위해 ‘체외충격파 센터’에서는 8명의 체외충격파 전담 구성원들이 독일 지멘스 사의 대학병원급 체외충격파 기기를 이용하여 ‘통증 증후군’을 비수술적 요법으로 관리한다. 또한 4명의 전담 운동처방사가 상주하는 ‘스포츠 재활센터’에서 환자 상태를 고려한 맞춤형 재활프로그램으로써 빠른 근력회복과 일상생활 복귀를 위해 재활치료를 시행해 좋은 반응을 얻고 있다.

고용곤 병원장은 “인공관절 수술 후에는 환자에 따라 나타날 수 있는 통증을 관리하며, 관절 가동범위를 높여줄 수 있는 재활운동을 통해 무릎관절 근력을 꾸준히 강화해야 한다”며 “이를 통해 빠른 통증경감은 물론이고 일상으로의 복귀도 더욱 빨라지는 결과를 기대할 수 있다”고 강조했다.

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