3D 프린터로 맞춤형 인공관절 제작, 수술 오차 기존의 절반… 부작용도 크게 감소

최근 3D 프린터를 이용하는 맞춤식 인공관절 수술의 정확도가 높아지면서 무릎 인공관절 수술의 부작용이 줄고 있다. 인공관절 수술은 무릎 관절 부위에 있는 허벅지뼈와 정강이뼈의 손상된 부분을 잘라내고 이를 세라믹이나 금속 재질의 인공관절로 감싸는 것이다〈그래픽〉. 기존의 수술 방식은 의사가 눈대중으로 뼈를 잘라내고 인공 관절을 맞춰 끼우기 때문에 관절을 너무 많이 자르거나 작게 잘라 통증이 생길 수 있고, 자르는 각도가 맞지 않으면 일직선을 이뤄야 할 허벅지뼈와 정강이뼈가 어긋나 인공관절의 수명이 줄었다.

맞춤형 인공관절 수술은 이런 부작용을 줄이고 두 뼈가 정교하게 맞물리게 해준다. 연세사랑병원 고용곤 병원장은 "인공관절 수술에 3D 프린터를 활용하면 경험이 적은 의사라도 정확하게 뼈를 자르고 인공관절을 이식하는 게 가능하다"라고 말했다.

3D 프린터를 이용한 인공관절 수술은 크게 3단계로 이뤄진다. 먼저 MRI(자기공명영상)나 CT(전산화단층촬영)로 환자의 무릎을 정밀하게 촬영한 뒤, 3D 프린터를 활용해 무릎의 입체 모형을 만든다. 그 다음 손상된 관절을 정확하게 자를 수 있도록 틀(맞춤형 절삭유도장치)을 만들고, 이 틀을 실제 수술에 적용해 환자의 뼈 손상 부위를 자르고 인공 관절을 삽입한다〈그래픽〉.

고용곤 병원장은 "3D 프린터를 이용하면 보다 정교한 수술이 가능하고 시간도 줄일 수 있다"며 "인공관절을 정확하게 끼울 수 있기 때문에 수술 후 무릎 움직임이 더 자유롭고 통증도 안 생길 수 있다"고 말했다. 수술 시간이 짧아지기 때문에 회복이 빠르고 감염과 합병증의 위험도 줄어든다.

3D 프린터를 이용하는 맞춤형 인공관절 수술은 2010년 도입 당시만 해도 모형을 만들기 위해 환자의 영상 자료를 미국으로 보내야 했다. 그 때문에 수술을 시작하기까지 대기 기간이 오래 걸리고 기존 수술보다 비용이 100만원 정도 비쌌다. 하지만 최근 3D 프린터 입체 모형을 만드는 프로그램이 국내에서도 개발돼 수술 대기 시간과 비용을 줄일 수 있게 됐다. 고용곤 병원장은 "지난해 8월부터 자체 개발한 프로그램을 이용해 수술을 하고 있는데 통증과 관절 움직임 등 수술 결과에 대한 환자들의 만족도가 높다"고 말했다.

☞3D 프린터

책이나 그림을 복사하던 기존의 프린터와 달리 MRI 같은 영상 자료를 3차원으로 재구성해 입체 모형을 만드는 프린터다. 인공관절 수술 시 환자 개개인의 무릎 모형과 손상된 연골을 정확히 자를 수 있도록 하는 틀(맞춤형 절삭유도장치)을 만드는데 활용된다.