환자 맞춤형 무릎 인공관절, 정상적 움직임 재현 입증

은평성모 고인준 교수팀, 동작분석 및 비디오 신율 기법 활용 분석 문선희 기자l승인2022.11.21 09:56:06

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환자의 무릎 형태와 생체역학을 최대한 보존하며 시행하는 환자 맞춤형 무릎 인공관절 치환술이 수술 전과 가까운 정상 무릎 관절 움직임의 재현을 입증했다.

▲ 가톨릭대학교 은평성모병원 정형외과 고인준 교수가 무릎 인공관절 치환술에 대해 설명하고 있다.

가톨릭대학교 은평성모병원 정형외과 고인준 교수팀은 환자 맞춤형 무릎 인공관절 치환술이 무릎의 중간 굴곡 운동 범위(mid-flexion range)에서 보다 자연스런 운동과 주변 인대 긴장도를 재현한다는 사실을 입증했다고 밝혔다.

고 교수팀은 가톨릭대학교 응용해부학교실 곽대순 교수, 세종대학교 기계공학과 임도형 교수와 함께 동작 분석 기법(motion capture analyses) 및 비디오 신율계(video extensometer)를 활용해 환자 맞춤형 인공관절 치환술과 기존의 수술법으로 수술한 무릎의 운동역학과 무릎 안쪽 인대에 가해지는 긴장도를 비교 분석했다.

그 결과, 환자 맞춤형 인공관절 치환술에서는 정상에 가까운 중간 굴곡 운동 범위 재현 및 인대 긴장도가 유지되지만 기존의 인공관절 치환술에서는 불안정한 운동과 수술 전에 비해 높은 인대 긴장도가 나타난다는 사실을 확인했다.

고 교수팀이 분석한 중간 굴곡 운동 범위는 대략 30~80도에 이르는 굴곡 운동 범위를 일컫는 말로 중간 굴곡 운동 범위가 정상적으로 재현된다는 것은 대부분의 일상생활을 문제없이 할 수 있다는 것을 의미한다.

의학기술의 발달로 인공관절의 수명과 기능이 눈부시게 발전하고 있지만, 수술 후 관절의 기능을 수술 전과 같이 자연스럽게 재현하는 것에는 한계를 보여 왔다.

기존의 무릎 관절 치환술은 환자의 변형된 무릎 상태를 고려하지 않고 일률적으로 뼈와 연부조직을 제거하는 방식으로 시행하는데, 이런 경우 환자 고유의 인대 긴장도와 생체역학을 변화시켜 수술 후에도 통증이 지속되고 기능 소실 및 부자연스러움을 유발할 위험이 높다.

반면, 환자 맞춤형 인공관절 치환술은 환자 고유의 무릎 형태에 맞춰 뼈를 절제하고 연조직 긴장도는 그대로 유지해 최대한 환자의 생체역학을 보존하는 것을 목표로 한다. 실제 임상 현장에서도 기존 수술법에 비해 더 우수한 기능 회복 및 높은 환자 만족도가 보고되고 있지만 이를 뒷받침할 근거와 기초연구가 부족한 실정이었다.

은평성모병원 정형외과 고인준 교수는 “이번 연구는 세계에서는 처음으로 동작분석기법과 비디오 신율계를 동시에 활용해 환자 맞춤형 무릎 인공관절 치환술이 기존의 수술법에 비해 보다 정상에 가까운 운동 범위를 재현할 수 있다는 점을 분명하게 증명했다는데 의의가 있다”면서 “환자들이 빠르게 회복하고 높은 수술 만족도를 보이는 이유를 설명할 수 있는 하나의 근거가 될 수 있길 기대한다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 주관 국책과제의 일환으로 진행됐으며, 연구 결과는 생체역학 분야 세계적인 권위의 학술지 바이오엔지니어링(Bioengineering, IF=5.046) 2022년 10월호에 게재됐다. 

문선희 기자  kmedinfo@hanmail.net
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