로봇의 관절과 인간의 인공관절

관절 주사치료 어디까지 왔나?

연세사랑병원/고용곤 원장

과거부터 현재에 이르기까지 ‘공상과학’은 영화나 드라마에서 인기를 끄는 주요 소재 중 하나다. 1990년 개봉한 영화 ‘백 투 더 퓨처 2’에서 브라운 박사가 개발한 타임머신을 타고 간 2015년 미래의 세상에는 택시가 하늘을 날아다닌다. 이러한 소재의 영화나 드라마는 비현실적이기는 하지만 언젠가는 실제로 이루어질지 모른다는 기대와 상상으로 인해 재미와 흥분을 갖게 한다.

2015년을 지난 현재 영화에서처럼 택시가 하늘을 날아 원하는 장소까지 가지는 않는다. 과거 기준에서 볼 때 2015년은 엄청난 변화가 있을 법한 미래이지만 막상 2015년을 지난 현 시점에서 살펴보면 영화 속처럼 세상이 엄청나게 바뀌지는 않은 듯하다.

과거의 기대만큼 빛의 속도로 엄청난 변화가 일어나지는 않았지만, 그래도 영화 속 비현실적인 상상들이 실제로 구현된 사례는 적지 않다. 아직 하늘을 날지는 못하지만 인공지능(AI)을 이용한 자율주행 자동차의 구현은 바로 눈앞으로 다가왔다. 또한 사람과 비슷한 형태의 팔과 다리가 있고 지능을 가진 ‘로봇’에 대한 상상은 차츰 현실이 되고 있다.

1977년부터 시작한 시리즈 영화 ‘스타워즈’에 출연한 ‘로봇’들은 배우 못지않게 상당히 인상적이다. 다양한 문화와 언어에 대한 광범위한 지식을 가지고 있거나 우주선과 컴퓨터의 유지 보수 등을 능수능란하게 도맡아 처리하는 작업 능력도 갖고 있다. 당시 ‘스타워즈’를 본 사람들은 인간을 뛰어넘는 로봇의 능력에 감탄하며 먼 미래에는 이러한 로봇이 존재할지도 모른다는 막연한 기대감을 품었을 것이다. 물론 재미 요소일 뿐 현실감은 떨어진다고 생각하는 이도 많았을 것이다.

2020년을 코앞에 둔 지금, ‘인간에 가까운 로봇’을 향한 기술의 발전은 눈이 부실 정도이다. ‘스타워즈’ 속 로봇처럼 감성을 갖고 있지는 않지만 인간처럼 손가락과 팔다리, 관절이 있어 어느 정도 자유롭게 움직일 수 있도록 개발되었다. 관절을 구현해 걷거나 춤을 추는 등 인간의 움직임을 가능하게 한 점은 상당히 놀랍다. 이처럼 관절이 들어간 로봇을 인간형 로봇이라고 한다. 만일 인간과 같은 관절의 수를 장착한다면 운동 범위는 인간의 관절과 비슷한 수준에 도달할 것이다. 다만 아직까지 로봇의 관절은 ‘모터와 센서’ 없이는 구동이 어렵다. 이에 반해 사람의 인공관절을 포함한 관절은 ‘근육’ 없이는 움직일 수 없다. 인체는 근육의 작용에 의해 관절이 움직일 수 있는 일정한 범위가 정해져 있기 때문이다.

직립보행을 하는 인간에게 있어 무릎관절은 체중을 지탱하고 움직임에 따라 전달되는 하중을 고스란히 견뎌야 하는 기관이다. 굳이 노화에 의한 퇴행이 아니어도 많이 사용하는 만큼 무릎관절이 손상되는 것은 어쩌면 당연한 결과이다. 관절의 손상은 엄청난 고통을 초래한다. 환자 중에는 다리를 잘라내고 싶을 만큼 고통스럽다고 표현하는 사람도 있을 정도다. 그런 점에서 볼 때 정형외과 분야에서 다리를 자르지 않고 고통을 덜 수 있는 방법을 개발한 것은 인류 역사상 가장 큰 공헌이라고 해도 지나친 말은 아닐 것이다.

하지만 인공관절 수술을 받았다고 해서 곧바로 통증이 해소되는 것은 아니다. 인공관절 수술은 더 이상 사용할 수 없는 관절에서 손상된 관절 뼈 일부를 제거하고 인공관절을 삽입하는 만큼 수술로 인한 통증은 불가피하다. 특히 수술 시 정확한 하지 정렬과 인대의 균형을 적절히 맞추지 못하면 수술 후 통증을 비롯해 관절의 운동 범위도 제한된다. 따라서 정확하고 정밀한 수술이 요구되는 셈인데, 이에 못지않게 중요한 것이 바로 근육을 단련하는 재활운동이다. 

수술 후 통증은 일정 시간이 지나면 점차 감소되지만, 재활운동을 통한 환자 개인의 근육 단련은 꼭 필요하다. 자연관절과 마찬가지로 인공관절 역시 근육에 의해 움직임이 가능한 만큼 적절한 재활운동은 수술 후 통증을 감소시키고 회복 속도를 빠르게 한다. 다만 너무 반복적이거나 무리한 운동은 인공관절의 마모를 앞당기며, 과도하게 구부리거나 충격을 주는 동작은 관절 주변 조직에 무리를 줄 수 있다. 이는 결국 인공관절의 수명을 단축시키는 길이 된다.
* 본 칼럼의 내용은 헬스조선의 편집방향과 일치하지 않을 수도 있습니다.

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- 연세대학교 의과대학 졸업
- 연세대학교 세브란스병원 인턴 수료
- 연세대학교 세브란스병원 정형외과 레지던트 수료
- 연세대학교 세브란스병원 정형외과 전문의 수료
- 現 대한정형외과학회 정회원
- 現 대한정형외과 슬관절학회 정회원
- 現 연세대학교 의과대학 정형외과학교실 외래교수
- 現 연세사랑병원장

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