인공관절 수술 오차 줄이는 ‘시뮬레이션’

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연세사랑병원/고용곤 원장

국내 인공관절 수술의 첨단화가 이뤄지면서 체계적으로 수술계획을 미리 세우는 병원이 생기기 시작했다. 사전 수술계획은 ‘시뮬레이션(Simulation)’이라는 컴퓨터 3D 프로그램을 활용한다. 즉, 인공관절 수술을 시행하는 의사는 ‘시뮬레이션’으로 일종의 컴퓨터 모의수술을 경험해 실제 수술을 위한 밑그림을 설계하는 것이다.

원래 ‘시뮬레이션’은 실제와 똑같은 모델이나 상황을 컴퓨터로 모형화해 가상으로 수행함으로써 사전에 그 결과를 예측해보는 일종의 모의실험이다. 이러한 시뮬레이션의 분석대상은 자동차 엔진을 비롯해 선박, 항공기의 설계 등 전기전자, 기계 계통을 포함하며 기업의 경영전략, 현실 경제구조나 경제 행동 예측 등 사회, 경제, 군사의 다양한 분야에서 활용된다.

시뮬레이션 프로그램을 인공관절 수술에 적용한 ‘인공관절 수술의 시뮬레이션’은 분석대상이 환자의 무릎이므로 개인마다 다른 무릎관절의 정보 분석이 가장 중요하다. 먼저 MRI나 CT 검사 등 의료 영상을 통해 얻은 환자의 무릎관절을 정밀하게 분석한다. 이때 분석할 내용은 환자의 대퇴부 경골 변형과 하지정렬, 인공관절 삽입 위치 등이다. 그렇게 분석한 정보는 환자에게 제공할 인공관절을 설계하는 자료이자 수술계획을 세우기 위한 근거가 된다. 또한 교정한 무릎관절의 분석을 통해 수술 이후 환자의 거동을 미리 예측해볼 수도 있다.

그렇게 수술 전에 ‘인공관절 수술의 시뮬레이션’을 시행하면 수술의 정확도를 상당히 높일 수 있는데, 이는 수술 이후 환자가 보다 빠르게 회복할 수 있는 핵심 요건이 된다. 무엇보다 사전에 수술계획을 세우면 수술시간을 단축할 수 있고, 실제 상황에서 환자에게 일어날 수 있는 응급상황 등에 빠른 대처가 가능하다.

이처럼 수술 전에 환자 개개인마다 다른 무릎관절을 정밀 분석하면 의료진은 수술 시 안전하고 정확한 수술을 시행할 수 있으며, 수술 이후 환자의 회복과정에도 빠르고 긍정적인 영향을 주는 토대가 마련된다. 따라서 ‘인공관절 수술의 시뮬레이션’은 다른 연령층보다 특히 70~80대 환자에게 적합한 프로그램이다. 퇴행성 무릎관절염 말기 환자 중 대다수가 고령인 점을 감안하면 ‘시뮬레이션’은 상당히 긴요한 과정이라고 할 수 있다.

‘인공관절 수술의 시뮬레이션’은 첨단 수술기법까지 더해져 최근 2~3년 사이 과거에 비해 한층 정교하고 안정화된 수술에 기여함으로써 수술 부작용을 줄이고 의료 수준을 끌어올리는 요인으로 작용한다. 현재 첨단 인공관절 수술기법은 수술의사의 수기에만 의존하는 기존 인공관절 수술과 비교해 수술의 오차범위를 상당히 줄일 수 있다. 특히 뼈를 절삭하는 정밀도를 5배 이상 높이고, 인공관절 삽입의 정확도는 3배 이상 높였다.

또한 ‘인공관절 수술의 시뮬레이션’은 환자 개개인마다 다른 무릎관절을 고려해 개발된 ‘3D 프린팅 인공관절’이나 남성에 비해 체구가 작은 여성에게 잘 맞는 ‘여성형 인공관절’, 한국인의 좌식생활에 적합한 ‘고굴곡형 인공관절’, 손상된 부분만 인공관절을 이식할 수 있는 ‘부분 인공관절’ 등 다양한 ‘맞춤형 인공관절’의 시대를 열게 했다.

이와 같이 ‘시뮬레이션’을 인공관절 수술에 도입함으로써 환자의 골격과 체형에 맞춘 인공관절을 제공함과 동시에 수술 이후 회복 속도를 빠르게 앞당기고, 구부림에 따른 통증이나 탈구 등의 문제점을 보완할 수 있게 되었다. 특히 굽힘 정도 등 무릎관절의 운동 범위가 향상되고 일상생활에서 사용의 만족도를 높인 것은 큰 수확이다. 지금의 첨단화한 인공관절 수술기법에 생체재료 등 소재의 혁신이 더해진다면 가까운 미래에는 자연관절과 비교해도 부족함이 없는 ‘인공관절’을 이식받을 수 있을 것이다.
* 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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