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무릎 인공관절 치환술은 말기 퇴행성 관절염 환자들에게 통증 없는 삶과 자유로운 움직임을 되찾아주는 치료법으로 자리 잡았다.
수술 환자의 만족도는 여러 임상연구 결과 약 81%로 높다. 그러나 이를 뒤집어보면 10명 중 2명꼴(19%)로 불만을 느낀다는 얘기다. 이 수치는 결코 적지 않다.
불만족의 근본적인 원인은 크게 ① 수술 시 발생하는 미세한 정확도 부족 ② 환자 개개인의 해부학적 구조에 맞지 않는 인공관절의 디자인 문제 등 두 가지로 요약된다. 이들 문제는 수술 직후의 통증이나 어색한 무릎 움직임으로 나타날 수 있지만 장기모베이스 주식
적으로는 인공관절이 뼈에서 분리되거나 헐거워지는 '해리(loosening) 현상'을 유발할 수 있다.
고용곤 연세사랑병원장(정형외과 전문의)은 "이는 결국 극심한 통증과 관절기능 저하를 초래해 재수술이 필요한 주요 원인으로 작용한다"고 지적했다. 실제로 인공관절 전치환술 후 재수술의 가장 큰 원인은 인공관절 감염(40%)과 해리(36%)로sbi글로벌 주식
분석된다. 이 때문에 최근 들어 인공관절 수술기법은 단순히 통증 제거를 넘어 수술의 정확성을 극대화하고 환자에게 최적화된 디자인을 제공하기 위해 인공지능(AI)을 적극 활용하고 있다. 현재 무릎인공관절 치료로 활발히 접목되고 있는 것은 로봇수술, 환자 맞춤형 수술(PSI·Patient-Specific Instrumentation), 컴퓨터를 활용한 내비게꽁머니
이션 등이다. 최근 수술을 꺼리거나 아직 수술이 필요하지 않은 환자들을 위한 비침습적 '냉각고주파 열치료술' '연골재생 치료'도 주목받고 있다.



무릎 인공관절은 1970년대 중반 무릎과 유사한 '이중관절 치환물'이 개발되면서 인공관절 시대가 본격 열렸다. 이후 1980년대 무(無빠찡코
)시멘트형 디자인 도입, 1990년대 마모율을 획기적으로 낮춘 교차결합 폴리에틸렌 베어링이 개발되는 등 재료와 디자인 혁신이 거듭됐다. 이러한 기술 진보를 통해 탄생한 3세대 인공관절은 환자 개인의 해부학적 굴곡도와 회전중심축 등을 세심하게 고려해 인공관절 수명과 안전성을 크게 향상시켰다.
특히 인공관절 기술 진화는 2020년대 각 문화비앤비성원 주식
권 특성을 반영하는 방향으로 발전하고 있다. 한국 무릎환자는 남성보다 골격이 작은 여성 비율이 높고, 그 이유는 좌식 생활 습관으로 무릎을 더 많이 구부려야 하는 환경적 특성이 있기 때문이다. 그래서 탄생한 것이 바로 'PNK(Preservation of Normal Knee Kinematics)'라는 한국인 맞춤형 인공관절이다. 이 인공관절은 관절 전문 연세사랑병원 의료진과 의료기기 벤처기업 스카이브가 국내 환자 1만2305명의 데이터를 설계에 반영해 한국인 무릎에 최적화된 형태로 제작했으며, 150도까지 무릎을 구부릴 수 있는 고굴곡 기능을 갖추고 있다. PNK는 미국 식품의약국(FDA) 의료기기 인증(510k)을 획득하며 그 안전성과 유효성을 입증했다.
최근의 인공관절 수술 기술은 로봇, PSI, 내비게이션과 같이 다양한 형태로 발전하고 있다. 이들 기술은 AI를 중심으로 한 통합적인 '디지털 수술 플랫폼'을 형성하며 상호 보완적으로 작용하고 있다. AI는 수술 전 MRI나 CT 영상을 정밀하게 분석해 3차원 모델을 만들고, 최적의 수술 경로와 절삭 범위를 자동으로 설계한다. 이 데이터는 시뮬레이션이나 맞춤형 수술 기구 제작에 활용돼 수술의 모든 단계에서 정확성과 효율성을 극대화하는 핵심 엔진 역할을 하고 있다.
로봇 인공관절 수술은 수술 중 로봇 팔이 직접 뼈를 정밀하게 절삭해 인공관절을 삽입하는 방식으로, 가장 큰 장점은 서브 밀리미터(sub-millimeter) 단위로 정밀하게 절삭해 불필요한 뼈 손상을 줄이고, 인공관절의 정확한 위치와 다리 정렬을 확보하는 것이다. 이를 통해 출혈량이 감소하면서 수혈이 필요 없어지고, 재활 기간이 단축되는 이점을 얻을 수 있다. 그러나 일반 수술에 비해 수술 시간이 더 길어질 수 있다는 게 가장 큰 단점으로 지적된다. 수술이 길어지면 염증이 발생하기 쉽다. 또한 로봇에 환자 관련 데이터를 입력시켜야 해 상당한 시간이 소요된다. 특히 환자 정보를 잘못 입력하면 수술이 잘못될 수 있다. 그 이유는 로봇의 작동 방식에 있다. 로봇이 환자 뼈를 정확하게 인식하려면 환자 무릎에 여러 개의 센서를 부착해야 한다. 이 과정은 복잡하고 시간이 오래 걸리며, 때로는 센서를 부착하는 핀으로 인해 뼈가 약한 환자의 경우 골절 위험에 노출될 수도 있다. 이 때문에 아무리 첨단 로봇기술이라 해도 이를 능숙하게 다룰 수 있는 숙련된 의료진의 경험과 판단이 매우 중요하다.
연세사랑병원이 개발한 환자 맞춤형 수술은 수술 전에 환자 MRI와 CT 영상을 기반으로 3D 모델을 생성하고, 이 모델 위에서 가상 수술을 진행해 최적의 수술 계획을 수립한다. 이 계획을 바탕으로 환자에게 딱 맞는 3D 프린팅 수술 가이드 기구를 미리 제작해 미리 시연해보는 것이다. 그 수술이 맞나 여부는 웹베이스(webbase) 프로그램 니자인(Kneesign)을 통해 확인한다. PSI 기술은 로봇 수술이 직면한 한계를 극복했다는 평가를 받고 있다. 그 이유는 첫째, 모든 계획이 수술 전에 완료돼 수술실에서 맞춤형 가이드에 따라 뼈를 절삭하고 인공관절을 삽입하기만 하면 된다.
이에 따라 수술 시간이 평균 11.6분가량 단축돼 고령 환자의 부담을 크게 줄일 수 있었다. 둘째, PSI는 의료진의 경험과 숙련도에 관계없이 모든 환자에게 균일하게 높은 정확도를 제공할 수 있다. 이는 마치 항공기 조종을 위한 시뮬레이션처럼 수술 성공을 좌우하는 핵심 변수인 '인간적 오차'를 줄이는 데 크게 기여한다. 셋째, 수술실에서 복잡한 로봇 장비나 센서를 부착하지 않아도 되기 때문에 수술 과정이 간소화되고, 센서 핀으로 인한 뼈 손상 위험이 거의 없다.
국내 의료벤처기업 스카이브(대표 강경탁)가 개발한 '니비게이트(Kneevigate)'는 환자 뼈의 각도와 위치를 파악하고, 최적의 정렬 각도를 제시해 정확한 수술을 진행할 수 있도록 돕는다. 이 때문에 니비게이트는 MRI 영상으로 환자의 연골 상태까지 3D로 정밀하게 구현해 기존 CT 기반 기술의 한계를 뛰어넘었다는 평가를 받고 있다.
스카이브 관계자는 "해당 기술은 15도 이상으로 심한 다리 변형이 있거나 기존 수술로 뼈에 금속을 삽입해 수술 난도가 높았던 환자들에게 더욱 정밀하고 안전한 수술을 가능하게 해준다"고 설명했다. AI를 활용한 이 기술은 보건복지부가 최근 '평가유예 신의료기술'로 최종 선정했다.
수술을 꺼리거나 아직 수술이 필요하지 않은 환자들은 고주파(RF·Radiofrequency) 치료, 조직 재생(Regeneration)으로 선택의 폭이 확장되고 있다. 고주파 치료는 고주파 바늘을 삽입해 통증신호를 전달하는 무릎관절 주변의 감각신경에 고주파 열을 가해 신경 기능을 약화시켜 통증 감소 효과를 얻을 수 있다. 치료 부위에 따라 시술 시간이 15~30분으로 매우 짧고 시술 직후 곧바로 통증 완화를 경험할 수 있다. 그 치료 효과는 4개월에서 최대 20개월까지 지속될 수 있다고 알려져 있다. 최근 개발된 '스템셀 내비게이션' 마이크로 로봇은 연골재생 치료에 새로운 가능성을 제시하고 있다. 이는 초소형 의료용 로봇이 치료가 필요한 정확한 부위에 줄기세포를 고농도로 전달하고 이식해 연골재생 효과를 극대화하는 것이다. 이 기술은 동물실험에서 성공적인 결과를 보였고 3년 내 사람 대상 임상시험을 계획하고 있다.
고용곤 원장은 "인공관절의 진화는 AI 시대를 맞아 '단순한 대체'를 넘어선 '맞춤형 치료' 시대로 진입했음을 의미한다"며 "고주파 치료나 마이크로 로봇과 줄기세포를 융합한 첨단 연골재생 기술은 수술 외 다양한 치료 옵션이 공존하는 미래를 예고한다"고 말했다.
[이병문 의료전문기자]