[전문의 칼럼]인공관절수술, 3D프린팅 기술 등장으로 정교함 더해

[고용곤 강남연세사랑병원 병원장]의료계에서 ‘3D 프린팅 기술’은 인공지능(AI), 빅데이터, 사물인터넷(IoT) 등과 함께 패러다임의 혁신을 이끌 첨단 기술로 주목받고 있다. ‘3D 프린터’는 3D도면을 바탕으로 3차원 물체를 정교하게 제작하는 첨단기술 장비이다. 최근엔 이 ‘3D 프린팅’ 기술을 접목해 인공관절 이식의 정확성을 더욱 향상시키는 계기가 됐다. 바로 ‘3D시뮬레이션 맞춤형 인공관절 수술‘이다.

이 수술은 환자에게 안전하고 정확한 이식을 위한 ‘가이드’로 사용한다. 이것은 ’절삭유도장치‘로 맞춤형 인공관절 수술의 핵심 기술이라 할 수 있다. ‘절삭유도장치(가이드)’는 3D 이미지를 통해 환자의 무릎 모양을 정밀하게 측정, 3D 시물레이션으로 환자의 무릎 모형에 딱 맞도록 ‘3D 프린터’로 제작된다. 이를 통해 실제 수술 시 절개가 필요한 부위를 정확하게 잘라낼 수 있게 됐다.

기존 인공관절 수술의 경우 잘라낸 관절 손상 부위에 인공관절을 맞춰보면서 위치를 잡는 경우도 있어 의사의 경험에 따라 수술 결과의 차이를 보이기도 했다. 이렇게 인공관절이 정확하게 맞지 않게 되면 주변 근육이나 힘줄이 손상될 수 있고, 통증이 계속 남거나 인공관절 의 수명이 짧아져 재수술의 위험도 높아질 수 있어 주의해야 한다.

반면에 ‘3D 프린팅’ 된 ‘가이드를 이용한 ‘3D시뮬레이션 맞춤형 인공관절 수술’은 잘라낼 손상 조직의 크기와 자르는 각도를 환자의 무릎모형에 맞게 조정할 수 있어 오차를 최소한으로 줄일 수 있다. 따라서 전문의는 이 ‘가이드’를 설계도 삼아 오차 없이 인공관절을 정확하게 이식할 수 있게 됐다. 이러한 정교함으로 수술 이후의 경과도 좋은 편이다.

이를 위해 본원은 특허청으로부터 ‘브릿지 구조를 포함하는 인공무릎관절 환자 맞춤형 수술가이드 및 이를 제작하는 방법’, ‘정렬로드를 포함하는 인공무릎관절 환자 맞춤형 수술가이드 및 이를 제작하는 방법’ 등 2건의 특허를 보유하고 있다.

또한 지난 2015년 11월에는 ‘환자 맞춤형 수술 기구의 무릎 대퇴골 절개 기구 디자인의 영향’을 주제로 한 논문을 해외 유력학술지에 게재했다. 논문에는 ‘3D 프린팅’ 된 가이드의 사용으로 수술시간 단축, 하지 정렬의 정확도 등에서 유의미한 결과를 입증한 연구결과가 들어가 있다.

인공관절 이식 수술은 인공관절의 정확한 삽입위치와 다리의 곧은 정렬의 가능여부가 핵심 포인트라 할 수 있다. 그런데 ‘3D 프린팅’ 기술을 접목한 ‘3D시뮬레이션 맞춤형 인공관절 수술’로 보다 정교한 수술이 가능해졌고, 오차 없이 정확하게 다리를 정렬할 수 있게 됐다. 또한, 수술 전 충분히 시뮬레이션 가능해져, 실제 수술 시간의 단축으로 수술 중 출혈량 감소와 합병증의 위험도 줄일 수 있게 됐다.

‘100세 시대’ 건강한 노후생활을 위해 무릎 건강의 유지는 선택이 아닌 필수요소가 됐다. ‘인공관절 수술’, 선택 전 꼼꼼한 확인이 무릎 건강을 지키는데 도움이 될 수 있다.

3D 프린트’로 제작된 환자 맞춤 무릎 모형과 가이드