3D 프린터 이용해 맞춤형인공관절 치료, 정확성·안정성 높여

[이데일리 이순용 기자] 강남 연세사랑병원 인공관절 클리닉은 퇴행성관절염 말기 환자들을 위한 인공관절 연구 인프라를 구축해, 환자 맞춤형 인공관절 연구 개발을 위한 R&D 활동에 주력하고 있다. 고용곤 원장을 포함하여 총 5명의 임상경험 풍부한 전문 의료진으로 구성된 인공관절 클리닉은 최근 3D프린터를 이용하여 환자 무릎에 맞는 맞춤형인공관절 수술 도구를 제작, 수술을 진행하는 ‘맞춤형인공관절 수술법’을 도입하면서, 수술의 정확성 및 안정성을 대폭 향상시켰다.

특히 국내에서는 드물게 3D프린터를 통해 맞춤형 인공관절 수술도구를 제작하는 기술을 도입하면서, 퇴행성관절염 말기 맞춤형 인공관절 치료법을 연구·개발해 나가는 데 중점적인 역할을 해나가고 있다.

◇3D 프린터 이용한 ‘맞춤형 인공관절 수술’, 정확성 높아 인공관절 수명연장

퇴행성관절염은 무릎을 보호하는 연골이 노화 혹은 무리한 활동으로 인해 손상되면서, 염증을 일으키는 질환이다. 연골은 한 번 손상되면 자체 회복되지 않아, 퇴행성관절염이 진행되면 이전처럼 회복하기 어렵다. 연골손상이 심하지 않은 퇴행성관절염 초·중기에는 신체 줄기세포를 이용해 연골을 재생시킬 수 있다. 하지만 연골이 심하게 손상되어 뼈와 뼈가 맞닿는 말기상태라면, 인공관절 수술을 진행한다.

인공관절 수술은 염증을 일으키는 관절 대신에 인공관절을 무릎 내에 이식하는 수술법이다. 인공관절 수술 후에는 극심했던 통증이 사라지며 무릎의 운동성이 높아져 일상생활이 원활해진다. 하지만 인공관절 수술은 환자의 몸상태, 활동량, 수술 정확성 등에 차이가 있지만, 보통 15~20년 정도의 수명을 갖는다. 제한된 수명때문에 인공관절은 주로 재수술에 대한 부담이 없는 65세 이상의 고령 환자들에게만 수술을 권유하고 있다.

권오룡 강남 연세사랑병원 관절센터 부원장은 “퇴행성관절염 말기는 연골이 거의 없거나, 다 닳아 뼈와 뼈가 맞닿는 상태이기 때문에 통증이 극심하여 인공관절을 이식하는 수술을 고려해야한다”며 “인공관절 수술 후에는 통증의 근본적인 원인이 사라지기 때문에 통증이 줄고 무릎기능이 회복될 수 있다”고 말했다.

◇3D 프린터 이용한 ‘맞춤형 수술도구’ 제작, 정확성 및 안정성 높여

최근에는 3D프린터를 이용하여 환자 개개인의 무릎에 맞는 수술도구를 제작하여 수술을 진행하는 ‘맞춤형 인공관절 수술’이 주목을 받고 있다. 맞춤형인공관절 수술은 미국에서는 2009년부터 시행됐으며, 국내의 경우 2010년 1월에 식품의약품안전처로부터 승인을 얻은 후 본격적으로 시행되었다. 지난해 기준으로 전 세계에서 약 4만례 가량 시행된 것으로 보고되고 있다.

‘맞춤형 인공관절 수술’은 수술받기 1~2주 전 컴퓨터단층촬영(CT) 혹은 자기공명영상(MRI) 을 통해 무릎 관절의 모양과 크기를 정확하게 측정한다. 이후 환자의 무릎을 3D 입체영상으로 만들어 환자의 무릎 모양을 재현한 후, 3D프린터를 이용해 환자의 연골 병변 두께, 모양, 하지정렬에 맞는 인공관절모형을 제작한다. 이 모형에 맞게 컴퓨터와 3D 프린터를 이용하여 인공관절이 정확하게 삽입될 수 있도록 환자의 관절 모양을 절삭하는 수술도구를 제작하여 인공관절 수술을 시행한다.

고용곤 강남 연세사랑병원 원장은 “맞춤형 인공관절 수술은 정확성이 높아져 수술 오차범위를 줄일 수 있어 인공관절의 수명 향상도 기대할 수 있다”며 “특히 최근 국내에서 3D프린터를 이용해 맞춤형 수술도구를 제작하는 기술이 개발되면서, 수술 대기시간도 1~2주 정도로 짧아져 환자의 만족도도 높아졌다”고 강조했다.

연세사랑병원 의료진이 퇴행성관절염 말기 환자를 대상으로 맞춤형 인공관절 수술을 하고 있다