인공관절 수술은 무릎 연골이 닳아 없어지는 '퇴행성 관절염' 말기의 가장 좋은 치료 대안으로 꼽힌다.
인공관절 수술은 1960년대 영국에서 처음 시작돼 60년이 지난 현재까지 효과, 안정성 등을 입증받았다. 단, 수명에 한계가 있는 것이 대표적 단점이다. 이를 보완하기 위해 네이게이션, 바이오센서, 로보닥 등을 활용한 인공관절 수술이 등장했다. 하지만 시스템적 오류, 의료진의 테크닉, 높은 비용 등의 변수에 크게 영향받았는데, 최근 이를 또다시 보완한 '3D 맞춤형 인공관절 수술'이 주목받는다.
3D 맞춤형 인공관절 수술은 환자 각자의 무릎 형태에 맞춘 인공관절을 3D 프린터로 만들어 삽입하는 것이다. MRI(자기공명영상), CT(컴퓨터단층촬영) 촬영을 통해 환자의 무릎 형태에 관한 데이터를 미리 확보하고, 특수 프로그램에 적용해 개개인의 무릎 모양을 정교히 디자인한다. 디자인이 완료된 무릎모델을 3D프린팅 기술로 출력한 후 이에 맞는 ‘개인 맞춤형 인공관절’을 제작하는 것이다.
3D 맞춤형 인공관절 수술을 국내에서 처음 도입한 병원은 연세사랑병원이다. 연세사랑병원 고용곤 병원장은 “컴퓨터 시뮬레이션으로 설계된 ‘수술계획’과 3D 프린팅된 ‘환자 맞춤형 수술도구’를 활용하면 빠르고 안전한 수술이 가능하다”며 “절개 및 절삭 부위를 최소화시킨 만큼 합병증의 위험성도 적고 회복속도가 빨라 수술 이후 만족도가 높고 반응도 좋다”고 말했다.
고용곤 병원장과 한국 생산기술연구원 정경환 박사팀은 국가 과제로 '3D 개인 맞춤형 인공관절'에 관한 공동연구에 지난 3년간 착수하기도 했다. 미국에서 먼저 개발된 '개인 맞춤형 인공관절'은 대퇴골(무릎 위뼈)은 환자 무릎 형태에 맞춰 디자인하지만 경골(무릎 아래뼈)는 기존 인공관절 기법과 큰 차이 없이 제작돼왔다. 고 병원장 연구팀은 경골까지도 ‘개인 맞춤형 인공관절’을 제작하는 방식으로 연구를 진행했다. 최근 인허가를 받기 위한 절차인 ‘마모 테스트(Experimental Wear Test)’를 1년간 시행한 결과 미국식 ‘개인 맞춤형 인공관절’보다 국내서 개발한 ‘3D 개인 맞춤형 인공관절’이 마모가 적다는 결과가 도출됐다. 이 연구 결과는 세계적 학술지 ‘Journal of Clinical Medicine’에 발표됐다.