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무릎 퇴행성관절염에 사용되는 인공관절의 경우 인체 내 관절 기능을 수행하며 시간이 지남에 따라 마모가 일어난다. 따라서 주로 금속합금, 폴리에틸렌, 세라믹 등의 생체 재료로 구성된 것이 특징이다. 관절면을 이루는 재질 별로 강도, 마모율, 마찰력, 친수성 등에 차이가 있다.
이처럼 인공관절 치환술에 사용되는 생체 재료의 경우 신체 내 거부 반응이 없어야 한다. 아울러 부식, 마모에 대한 저항성이 높아 강도 및 모양을 장시간 유지하는 것이 필수다. 무엇보다 체중 부하를 견딜 수 있도록 단단하며 유연성을 갖춰야 한다.
실제로 인공관절은 의학 기술 발달에 따라 수십 년 동안 진화를 거듭해왔다. 세라믹 관절면은 마모에 강하고 세라믹 입자에 의한 과민 반응도 거의 없다. 특히 기존 관절면의 단점이었던 인공 골두 파절을 예방할 수 있는 것이 특징이다. 다만 잘라낸 관절 손상 부위에 의사가 육안으로 새 관절을 맞추며 위치를 조정해야 하기 때문에 수술 결과가 차이를 보일 수 있다.
이를 개선하는 것이 3D 프린팅 인공관절술이다. 3D 프린터는 3D 도면을 바탕으로 3차원 물체를 정교하게 제작하는 솔루션이다. 3D 프린팅 인공관절술은 인공관절 이식에 3D 프린팅 기술을 접목하여 수술 정확도를 높인 방법이다.
수술 전 컴퓨터단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI)으로 환자 무릎 관절을 정밀하게 측정한 다음 3D 시뮬레이션 프로그램을 사용해 가상의 수술 계획을 수립한다. 이는 수술 계획 오차를 줄이는데 큰 역할을 수행한다.
최근에는 한 차원 더 높은 수술 결과를 나타내는 바이오센서 인공관절술이 등장해 주목 받고 있다. 바이오센서란 마이크로칩이 내장된 지능형 기기로 무선주파수(RF) 통신기술이 적용된 일회성 센서다. 이를 활용해 정확한 수술 데이터를 확보하여 관절 운동의 정밀 추적, 대퇴부 하중 측정, 무릎 압력을 계측하는 것이 가능하다. 덕분에 인공관절수술 후 정렬 불량 및 연조직 불균형 문제를 해결하는데 기여한다.
연세본사랑병원(구, 부천 연세사랑병원)이준상 원장은 "관절뼈 절삭 크기 등 수술 계획 오차 범위를 최소화한 3D 프린팅 인공관절술에서 주변 인대 및 힘줄의 압력 차이까지 체크하는 것이 가능한 바이오센서까지 등장하며 인공관절 수술에 대한 환자 만족도가 더욱 높아졌다."며 "덕분에 수술 후 빠르게 재활이 이뤄져 조속한 일상생활 복귀를 기대할 수 있을 뿐 아니라 비교적 젊은 퇴행성관절염 환자에게도 수월하게 적용할 수 있는 것이 특징"이라고 전했다. <스포츠조선 doctorkim@sportschsoun.com>
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