힘찬병원, 로봇 인공관절수술 '시상면 정렬 정확도' 논문 발표…의사의 눈 vs 로봇 센서간 차이

[스포츠조선 장종호 기자] 힘찬병원이 하버드대 병원 정형외과 연구팀과 함께 로봇을 이용한 무릎 인공관절 전치환술(Total Knee Arthroplasty, TKA)의 정확도를 시상면 정렬(Sagittal Alignment) 관점에서 입증한 연구 논문을 SCIE 국제저널인 'Journal of Clinical Medicine'을 통해 발표했다.

기존 연구들이 주로 전면(Coronal)에서의 하지 정렬에 집중되었던 것과 달리, 이번 논문은 무릎 관절의 안정성과 기능에 중요한 영향을 미치는 시상면, 즉 측면 정렬의 정확성을 분석했다는 점에서 그 의미가 큰 것으로 평가된다.

◇의사의 육안 평가 vs 로봇 센서…시상면 정렬 정확도 차이 보여

무릎 인공관절 전치환술은 말기 무릎 골관절염 환자의 통증 완화와 기능 개선을 위한 치료법으로, 수술의 장기적인 성공은 인공관절의 정확한 삽입과 함께, 환자의 다리 축을 정상적으로 회복시키는 하지 정렬에 달려있다. 특히 측면에서의 정렬인 시상 정렬은 수술 후 무릎의 과신전(Hyperextension)이나 굴곡 구축(Flexion Contracture) 발생 위험을 결정하는 주요 요인이다.

과신전은 무릎이 지나치게 펴지면서 주변 인대나 근육에 무리가 가거나 손상을 입을 수 있고, 굴곡 구축은 무릎 불안정성, 보행 장애, 낙상 위험 증가 등 장기적 후유증을 유발할 수 있다.

힘찬병원 관절의학연구소와 하버드대 병원 정형외과 공동 연구팀은 무릎 인공관절 전치환술 중 의사가 육안으로 판단한 시상면 정렬과 로봇 센서를 활용했을 때의 시상면 정렬의 정확도를 비교 분석했다.

2023년 10월~2024년 5월까지 마코로봇(Mako SmartRobotics) 시스템을 사용해 시행된 무릎 인공관절 전치환술 60건을 대상으로, 인공관절 삽입물 중 인공연골(Polyethylene Liner) 9, 10, 11㎜ 두께에 따른 시상면 정렬 각도를 정형외과 전문의 육안 추정 수치와 로봇 센서 측정 수치로 구분했다. 두 수치의 정확도는 수술 직후 촬영한 방사선 영상 측정값과 비교해 평가했다.

그 결과, 의사의 육안 평가는 인공관절 삽입물 두께 변화에 따라 오차가 발생할 수 있음을 확인했다. 삽입물 두께가 9㎜로 얇은 경우에는 무릎이 과도하게 펴진 듯한 과신전을 실제보다 더 심하게 펴졌다고 평가하는 경향을 보였다. 또한 11㎜의 두꺼운 삽입물 사용 시에는 관절 간격 증가 및 연부조직 긴장도 상승으로 인해 약간 굴곡된 상태를 정상 범위로 판단하는 사례가 발생했다.

◇과체중·비만일수록 육안 평가 시 오차범위 커

특히 BMI 25㎏/㎡ 이상 과체중·비만 환자에서는 피하지방층과 두꺼운 연부조직으로 인해 시야가 제한되어 의사 육안 평가의 오차 범위가 더욱 커지는 것이 확인됐다. 해부학적 구조 파악의 어려움으로 인해 정렬 판단의 정확도가 떨어진 결과다.

반면 로봇 센서는 인공관절 삽입물 두께 변화나 연부조직의 제약에 관계없이 일관되고 객관적인 시상 정렬 측정값을 제공했다. 실제 방사선 영상 측정값과도 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 즉, 로봇 시스템이 시상면 정렬에서 집도의의 육안 판단보다 높은 재현성과 정확도를 보여준 것이다.

이번 연구는 무릎 인공관절 전치환술 시 집도의의 육안 평가에만 의존할 경우 발생할 수 있는 시상 정렬 오차의 가능성을 과학적으로 규명했으며, 로봇수술 시스템이 변화하는 연부조직 상태와 삽입물 조건에서도 시상 정렬을 정확히 판단한다는 임상적 의의를 제시했다. 또한 기존 연구들이 전면 정렬의 정확성에 주로 집중해온 것과 달리, 측면 정렬에서의 로봇수술의 정밀성을 객관적으로 확인했다는 점에서 의미가 크다.

제1저자인 힘찬병원 정형외과 이동녕 진료원장은 "시상 정렬은 무릎 관절의 운동 축과 하중 전달에 결정적인 영향을 미치며 미세한 오차도 장기적인 예후에 영향을 줄 수 있다"며 "심한 변형이 동반되거나 고도 비만 환자와 같이 해부학적 구조 파악 및 시각적 평가가 어려운 특수한 상황에서 로봇수술 시스템이 안정적으로 일관된 결과를 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다"고 말했다.

연구결과는 SCIE 국제저널인 '임상의학저널(Journal of Clinical Medicine)'에 'Comparative Evaluation of Sagittal Alignment in Total Knee Arthroplasty: Robot Sensor Versus Surgeon's Eye and Influencing Factors'라는 제목으로 2025년 11월호에 게재됐다.
장종호 기자 bellho@sportschosun.com