연세사랑병원, 3D 프린터 이용한 ‘맞춤형 인공 관절’ 개발

휴람 네트워크 · 연세사랑병원과 제휴 체결 … ‘맞춤형 인공관절’ 수술 오차 기존의 절반, 부작용도 크게 감소

인공관절 수술에도 3D 프린터 시대가 열렸다. 무릎뼈 인공관절 수술시 대량 제작된 인공관절을 대충 끼워 넣는 게 아니라 3D 프린터로 절삭 범위 등을 환자 맞춤형으로 설계, 수술의 정확도를 높이고 합병증 발생은 크게 줄이는 새로운 방식이 도입됐다. 이른바 ‘3D 프린터를 이용한 맞춤형 인공관절 수술’의 등장이다.

기존 인공관절 수술의 어려움 중 한가지는 환자의 무릎 관절 모양과 구조를 절개 이후에야 비로소 정확하게 알 수 있다는 것이었다. 막상 무릎을 열었더니 실제 모양과 손상 정도가 사전 예측에서 빗나가는 경우 여간 낭패가 아니었다. 이런 경우 의사들은 무릎을 절개한 채로 절삭범위 등을 다시 계측하고 손상 부위를 다듬느라 식은땀을 흘려야 했다.

문제는 여기서 끝나지 않았다. 인공관절을 삽입할 위치를 다시 잡기 위해 관절 부위를 절개하느라 무릎 인대와 근육, 힘줄 등 주변 연부조직이 손상될 위험을 떠안아야 했다. 수술시간이 길어지면서 폐부종, 하지정맥혈전증, 폐색전증 등 합병증 위험이 높아졌다.

기존 인공관절 수술과 3D프린터를 활용한 맞춤형 수술 비교

기존의 무릎 인공관절 수술은 퇴행성관절염으로 망가진 무릎뼈를 대체하는 수술이다. 제 기능을 잃은 관절과 뼈 일부를 잘라낸 뒤 인공관절을 남아 있는 뼈 속에 삽입 후 단단하게 고정한다.

퇴행성관절염은 노년의 삶을 갉아 먹는 대표적인 복병이다. 한국 중년 여성의 대다수가무릎 퇴행성관절염에 시달리고 있다. 오랜 기간의 가사 일로 무릎연골이 닳고, 폐경에 따른 호르몬 변화로 연골이 약해지면서 퇴행성관절염의 덫에 걸려 든다.

퇴행성관절염은 재생되지 않는 연골의 특성 때문에 시간이 지날수록 통증이 커지고, 심지어 다리 모양이 ‘O자형’으로 휘어 일상생활을 어렵게 만든다. 퇴행성관절염 초ㆍ중기에 치료시기를 놓치고 극심한 통증을 보이는 말기까지 진행된 경우라면 기존 관절을 인공관절로 바꿔 주는 수술을 고려하게 된다. 인공관절의 수명은 환자의 몸 상태, 활동량, 수술 정확성 등에 따라 달라지는데, 보통 15년이다. 수명이 제한돼 있기 때문에 수술 시점을 잘 택하는 것이 필요하다.

이에 반해 ‘맞춤형 인공관절 수술’은 3D 프린터의 이용으로 수술의 정확도가 2배 이상이나 높아졌다. 수술 전 3차원 이미지를 통해 환자의 무릎 모양과 중심축을 정밀하게 파악하고 수술계획을 세울 수 있게 됐기 때문이다. 수술 중 미리 제작된 절삭유도장치를 통해 잘라낼 손상 조직의 위치와 각도를 정확하게 정할 수 있게 되면서 정교한 수술이 가능해졌다. 특히 인공관절을 다리 중심축에 정확하게 끼움으로써 절개 부위와 수술시간이 줄어드는 등의 이점이 따라왔다.

기존의 긴 수술시간에 따른 합병증 발생을 줄일 수 있는 것은 물론, 수술 후 회복 속도가 빨라졌다. 수술 후 이물감(내 몸에 다른 것이 들어있다는 불쾌감)이 적어 보다 자연스러운 관절운동이 가능하며, 인공관절의 수명을 5~10년가량 연장시킬 수 있을 것으로도 기대된다.

연세사랑병원, 3D 프린터 이용한 맞춤형 인공 관절’ 자체 개발

3D 프린터를 이용해 ‘인공관절’ 수술을 개발한 연세사랑병원 고용곤 병원장은 “3D 프린터를 이용하면 보다 정교한 수술이 가능하고 시간도 줄일 수 있다”며 “인공관절을 정확하게 끼울 수 있기 때문에 수술 후 무릎 움직임이 더 자유롭고 통증도 안 생길 수 있다”고 했다. 수술 시간이 짧아지기 때문에 회복이 빠르고 감염과 합병증의 위험도 줄어든다.

3D 프린터를 이용하는 맞춤형 인공관절 수술은 2010년 도입 당시만 해도 환자의 영상 자료를 미국으로 보내야 했다. 그 때문에 수술을 시작하기까지 대기 기간이 오래 걸리고 기존 수술보다 1,000달러 정도 비쌌다. 하지만 최근 3D 프린터 입체 모형을 만드는 프로그램이 한국에서도 개발돼 수술 대기 시간과 비용을 줄일 수 있게 됐다.

고용곤 병원장은 “지난해 8월부터 자체 개발한 프로그램을 이용해 수술을 하고 있는데 통증과 관절 움직임 등 수술 결과에 대한 환자들의 만족도가 높다”고 말했다.

‘휴람’의 맞춤형 인공관절 수술과 관련한 기타 자세한 내용은 뉴스코리아(전화 972-247-9111)에 직접 문의하면 된다.