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CNU HOSPITAL충남대학교병원

질환정보

내비게이션을 이용한 인공관절치환술을 이야기하다 - 정형외과 주용범 교수

작성자충남대학교병원  조회수395 등록일2020-04-22
정형외과_주용범 교수님.jpg [49.9 KB]

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진료전문분야 |
슬관절질환(관절경/인공관절),
스포츠손상, 하지골절

진료시간 |
(오전) 수 (오후)월

학력 |
충남대학교 의과대학 의학사
충남대학교 의과대학원
정형외과학 석사, 박사

경력 |
충남대학교병원 정형외과 전임의
충남대학교병원 정형외과 진료교수
충남대학교병원 정형외과 임상교수
(현)충남대학교 의학과
정형외과학교실 조교수

학회활동 |
대한정형외과학회 정회원 및 학회지 심사위원
대한슬관절학회 정회원 및 학회지 심사위원
대한관절경학회 정회원
대한골절학회 정회원
대한정형외과 스포츠의학회 정회원

 

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관절 연골이 마모되는 무릎 퇴행성 관절염

최근 몇 달간 전 세계적으로 대유행하고 있는 코로나19는 우리의 일상을 바꾸어 놓았다. 마스크 착용이 일상화되었고, 마스크를 구하기 위한 기다림도 익숙한 풍경이 되었다. 사람들은 급한 일이 아니면 일 처리를 미루게 되었고, 외출을 자제하고 집안에 머무르는 사회적 격리를 하게 되었다.
정형외과 질환 중에도 급한 일(응급질환)이 아닌데 외출을 어렵게 만들고, 사회적 활동도 어렵게 만드는 것이 있다. 바로 무릎의 퇴행성 관절염이다. 우리 주변에서 무릎의 퇴행성 관절염 환자들은 어렵지 않게 볼 수 있다. 무릎이 붓고 시려서 걷지 못하시는 할머니, 다리의 오자형 변형(내반변형)으로 걸음걸이가 부자연스럽고 통증을 호소하시는 아주머니 등 이러한 모습들이 전형적인 무릎의 퇴행성 관절염 증상이다.

무릎의 퇴행성 관절염은 관절염의 가장 흔한 형태로 관절 연골이 마모되어 연골하 골이 노출되고, 이로 인해 통증과 강직, 관절의 변형을 초래하는 만성질환이다. 이러한 퇴행성 관절염이 치료가 어려운 이유는 관절 연골에는 혈관이 없어 손상을 입으면 다시 복원이 되지 않기 때문이다.
최근에는 손상된 관절 연골을 인위적으로 복구시키기 위해 연골재생술을 시행하지만, 모든 환자에게 적용이 어렵다.
또한 말기의 퇴행성 관절염에서는 손상된 관절 연골을 기계로 만들어진 관절 연골로 대체하는 인공관절치환술을 시행할 수밖에 없다. 치과에서 손상되어 발치한 치아를 대체하기 위해 임플란트를 이식하듯이 망가진 무릎관절은 금속으로 된 인공관절로 대체할 수 있다(<그림1> 참조).

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기계로 만들어진 관절로 대체하는 인공관절치환술

인공관절치환술은 1960년 이후 전 세계적으로 널리 시행되고 있으며, 정형외과 의사라면 누구나 할 수 있는 정형화된 수술법이다. 그러나 집도의의 숙련도에 따라 수술의 결과가 달라질 수 있다. 즉, 수술 전 환자의 X-ray 사진에서부터 수술 시 제거할 뼈의 두께와 각도를 계산하고 환자의 관절에 맞는 최적의 사이즈로 인공관절을 결정하여 삽입하기까지, 모든 단계에서 집도의의 손에 의해 그 결과가 달라진다.
인공관절치환술 시 가장 이상적인 다리의 각도는 대퇴골과 무릎, 발목 관절이 일직선(0도)이 되는 것이지만, 3도 이상의 오차가 발생할 빈도는 20~30%로 매우 높은데, 이 경우 인공관절의 수명이 단축되는 결과를 초래할 수 있다. 최근에는 이러한 오차를 줄이고 수술의 정확도를 높이기 위해 내비게이션 인공관절치환술, 로봇 인공관절수술, 3D 프린팅 등을 이용한 환자 맞춤형 인공관절 수술들이 개발되어 시행되고 있지만, 아직까지는 집도의의 수기에 의존하는 고식적인 인공관절치환술이 더 보편화되어 있다.

수술의 정확도 높이는 내비게이션 인공관절치환술

내비게이션 인공관절치환술은 1997년에 Saragaglia 등이 OrthoPilot® 내비게이션 시스템(Aesculap, Tuttlingen, German)을 처음 개발한 이후 우리나라에서는 2000년대 중반 이후부터 여러 병원들에서 시행되고 있다. 충남대학교병원 권역 류마티스 및 퇴행성 관절염센터에서는 2008년부터 미국 스트라이커(Stryker®)사의 내비게이션 시스템을 이용하여 인공관절치환술을 시행하고 있다. 내비게이션 시스템은 컴퓨터항법장치, 적외선 카메라, 환자 위치 인식용 센서 및 포인터로 구성된다(<그림2> 참조).
수술 전 환자 무릎의 해부학적 정보를 입력하면 컴퓨터는 이를 3차원 영상으로 다리 축과 관절 면을 미리 계측하고, 제거할 뼈의 두께·위치·각도를 영상으로 보여준다. 적외선 카메라는 수술 부위의 좌표를 추적하여 수술 단계마다 정확한 길로 가고 있는지 실시간으로 체크하여 집도의에게 정보를 제공한다.
내비게이션을 이용한 인공관절치환수술의 장점은 정확한 수술이 가능하고, 근육의 손상과 뼈의 소실을 최소화하며, 수술 중 발생하는 출혈을 줄여 수혈의 빈도를 낮출 수 있다는 것이다. 그러나 단점도 있다. 고식적인 수술법에 비하여 수술시간이 길며, 골다공증이 심한 환자에게서 센서부착 부위에 골절이 발생할 수 있다(<표>와 <그림3> 참조).

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집도의의 경험과 판단이 가장 중요

인공관절의 수명은 10~15년 정도로 알려져 있는데, 오랜 기간 동안 사용하기 위해서는 수술 후 관리도 중요하지만, 인공관절을 환자의 다리 중심축에 맞게 정확하게 삽입해야 한다. 따라서 인공관절치환술의 성패를 좌우하는 중요한 요인 중 하나가 바로 ‘수술의 정확도’이며, 내비게이션을 이용하여 정확도를 높일 수 있다. 그러나 몇몇 연구에서 내비게이션을 이용한 인공관절치환술의 임상적 효용성에 대해 고식적 방법과 큰 차이를 보이지 않는다고 보고하였으나, 내비게이션이 하지 역학적 축의 3도 이상의 오차 빈도를 줄이고 인공관절 이식의 정확도를 높이는 것은 분명하다.

물론, 수술 중 내비게이션의 기계적 오류나 소프트웨어 결함 등의 기술적인 문제가 발생할 수 있다. 내비게이션을 이용하더라도 여전히 집도의의 경험과 판단이 필요한 이유다. 이는 마치 모르는 길을 운전할 때 내비게이션의 안내를 따르다가 운전자의 판단에 따라 가야 할 방향을 변경하는 경우와 같다고 볼 수 있겠다.
그렇기 때문에 집도의가 수술 술기를 충분히 익히고, 환자 상태를 충분히 파악한 조건에서 내비게이션의 보조를 받으며 수술을 진행한다면 좋은 임상적 결과와 아울러 인공관절의 생존율도 높일 수 있을 것이다. 사진