인공관절 수술 전 3D 시뮬레이션… 로봇 팔이 0.1㎜ 오차 잡아내

입력 2020.06.03 09:27 | 수정 2020.06.03 10:54

'무릎 인공관절' 로봇수술

인공관절, 정확히 심어야 통증 적고 기능 원활
환자 데이터로 가상 수술… 최적의 방법 적용해

이춘택병원, 연구소 꾸려 로봇 연구·개발까지
지속적 업그레이드로 절개 범위·수술 시간 줄여

정형외과 분야에서 로봇수술 사례가 늘고 있다. 이춘택병원은 18년 전 로봇으로 인공관절을 국내 처음으로 시작해, 현재까지 1만 4000여 건을 시행했다. 건수로 보면 세계 1위이다.
정형외과 분야에서 로봇수술 사례가 늘고 있다. 이춘택병원은 18년 전 로봇으로 인공관절을 국내 처음으로 시작해, 현재까지 1만 4000여 건을 시행했다. 건수로 보면 세계 1위이다./신지호 헬스조선 기자
코로나19 이후 '뉴노멀(New Normal)'시대의 의료는 어떤 모습일까? 비대면 진료의 필요성이 수면 위로 떠오르고 있는 가운데, 로봇·AI 등의 의료기술도 빠르게 현장에 적용되고 있다. 대표적인 것이 정형외과 수술용 로봇이다. 2~3년 전부터 대학병원이나 관절전문병원을 중심으로 정형외과 수술용 로봇이 활발히 도입되고 있다. '로보닥' '마코' '네비오' 등이 대표적이다.

인공관절 등 정형외과 분야에서 로봇수술을 처음 시작한 곳은 경기 수원에 있는 이춘택병원이다. 로봇에 대해 아무 관심을 갖지 않던 2002년, 고(故) 이춘택 병원장이 독일에서 수술용 로봇 '로보닥'을 도입해 18년간 1만4000여 건의 수술을 시행했다. 수술 건수에 있어 세계 1위를 기록하고 있다. 로보닥은 서양인 체형에 맞게 개발된 한계가 있어 한국인의 무릎 관절에 맞게 업그레이드 됐으며, 수술 절개 범위와 정확도도 높아졌다. 이춘택병원은 자체적으로 로봇관절연구소를 두고 있으며, 이곳에서는 수술용 로봇을 소형화하고 로봇 팔의 관절 수를 늘리는 등 업그레이드 버전을 새로 개발해 식품의약품안전처 승인을 기다리고 있다.

◇로봇 이용하면 '정확한 수술을 일관되게'

로봇수술의 장점은 '정확성'과 '일관성'에 있다. 풀어서 얘기하면 '정확한 수술을 어떤 의사가 해도 일관되게 할 수 있다'는 것이다. 정형외과 수술, 특히 인공관절을 포함한 무릎 관절 수술은 '하지 정렬'이 중요하다. 엉덩이관절 중심 축에서 발목관절 중심 축으로 일직선을 그었을 때, 그 선이 무릎 한가운데를 지나야 수술이 제대로 됐다고 볼 수 있다. 수술이 제대로 돼야 무릎 관절에 받는 하중이 고루 분산되면서 인공관절을 오래 쓸 수 있다. 그러나 사람마다 무릎 모양이나 뼈의 변형 정도는 모두 다르기 때문에 수술 의사의 경험과 감(感)에 의존해 수술을 하면 각도에 오차가 생길 수 있다.

로보닥을 이용한 인공관절 수술은 수술 전 '환자 데이터'에 따라 가상에서 수술을 해보고 실제 적용해 정확도가 높다. 수술 전 수술 부위를 3차원 CT를 통해 촬영하고, 로봇이 계산해 놓은 좌표값에 따라 환자 뼈 모양을 파악해 어떤 임플란트가 환자에게 적합한지, 얼마나 뼈를 정밀하게 깍아야 할지, 인공관절 삽입 시 무릎 각도를 어떻게 맞출지 등 3차원 가상현실에서 미리 수술을 해본 다음 실제 수술에 적용한다. 이춘택병원 윤성환 병원장(정형외과 전문의)은 "0.1㎜의 오차도 잡아 최대한 정확하고 안전한 수술을 한다"고 말했다.

이춘택병원에서는 로봇으로 인공관절 전치환술뿐만 아니라 인공관절 부분 치환술, 무릎절골술 등 모든 무릎 수술을 시행하고 있다.

이춘택병원은 진료 영역을 전문화하기 위해 족부·어깨·척추 의사를 4명 추가 영입했다.
이춘택병원은 진료 영역을 전문화하기 위해 족부·어깨·척추 의사를 4명 추가 영입했다. /신지호 헬스조선 기자
◇통증·기능 모두 로봇 인공관절 수술이 우수

로봇 인공관절 수술은 일반 수술보다 결과가 좋다. 이춘택병원은 이를 객관적인 연구로 증명해 지난해 미국정형외과학회에 발표했다. 이춘택병원에서 로봇 인공관절 수술을 받은 지 10년이 넘은 300명과 일반적인 인공관절 수술을 받은 지 10년이 넘은 300명을 조사했다. 그리고 통증 점수와 기능 점수를 비교했다. 통증 점수(Pain Score, 무릎 통증이 좋아진 것을 수치화한 점수)는 로봇수술이 89점으로 손으로 시행한 일반 수술(84점)보다 5점 높았고, 기능 점수(Function Score, 무릎의 운동 기능 점수)는 로봇수술이 91점으로, 일반 수술(82점)보다 9점 높았다. 통증과 기능 면에서 로봇 인공관절 수술이 우수한 결과를 나타낸 것이다. 윤성환 병원장은 "인공관절 성공 여부는 10년이 지난 시점에서 파악할 수 있다"며 "로봇을 이용하면 환자마다 제각각인 무릎 관절에 적합한 인공관절을 정확하게 삽입할 수 있기 때문에 더 좋은 결과가 나온 것"이라고 말했다.

◇로봇은 계속 업그레이드 중

관절전문병원이 로봇 연구 및 개발(R&D)을 직접 하는 경우는 드물다. 이춘택병원 로봇관절연구소에는 석박사급 연구원 5명이 상주하고 있으며, 수술 의사와 계속 소통하며 로봇을 지속적으로 업그레이드 하고 있다. 그 결과 처음에는 수술 절개 범위가 18㎝였지만 지금은 10㎝로 줄었다. 무릎 관절의 뼈 절삭 시간도 30분에서 9분으로 크게 줄었다.

한편, 이춘택병원은 올해 4명의 의료진을 충원했다. 관절전문병원으로 무릎·족부·어깨·허리 등의 의료진이 이미 다 있지만, 진료 영역을 세분화 해 더 전문적인 진료를 하기 위해 영입을 결정했다. 윤성환 병원장은 "경기 남부권에서 관절 거점 병원의 역할을 할 것"이라고 말했다.



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