강남 연세사랑병원은 고용곤·권오룡 원장을 포함한 인공관절 연구팀이 자체 개발한 3D 맞춤형 수술도구(Patient Specific Instrument, PSI) 설계기술이 지난 4일 두 건의 관련 특허를 국내 최초로 획득했다고 밝혔다.

특허받은 수술도구 설계기술은 ‘브릿지 구조를 포함하는 인공무릎관절 환자 맞춤형 수술가이드 제작법’과 ‘정렬로드를 포함하는 인공무릎관절 환자 맞춤형 수술가이드 제작법’이다.

연구팀은 약 2년간 공학계열 엔지니어와 협업해 기존에 사용했던 맞춤형 수술도구를 보완, 정확도를 높였다. 이번에 맞춤형 수술도구를 자체 개발함으로써 국내 퇴행성관절염 말기 환자들이 외국 기술력에 의존하지 않고 빠른 시간에 인공관절수술을 받을 수 있게 됐다. 외국에 환자 데이터를 보내고 수술도구를 받는 데까지 2~3개월이 소요되는 반면 국내 기술력으로는 약 2~3주면 충분하다.

맞춤형 수술도구 및 수술가이드는 인공관절을 정확하게 삽입하기 위한 기준이 된다. 수술 2~3주 전 자기공명영상(MRI)이나 컴퓨터단층촬영(CT)을 찍어 환자 무릎에 대한 정보를 얻은 뒤 프로그램을 이용해 무릎 모형을 만든다. 수술 전 제작된 무릎 모형을 컴퓨터 시뮬레이션에 적용해 가상수술을 실시한다. 이 과정에서 인공관절이 가장 정확하게 들어가는 위치에 맞게 맞춤 수술도구(PSI)를 제작한다. 이를 3D프린터로 전송해 수술도구를 출력한 뒤 실제 인공관절수술에서 관절을 절삭하는 데 사용한다.

맞춤 설계된 수술도구를 사용하면 하지정렬을 맞추고 인공관절 위치를 찾는 과정이 단축돼 합병증 위험이 감소한다. 또 고관절, 무릎 중앙, 발목 중앙에 이르는 다리 중심축을 정확히 맞춰 인공관절 수명을 연장할 수 있다.

이 병원은 2015년 11월 ‘환자 맞춤형 수술 기구의 무릎 대퇴골 절개 기구 디자인의 영향(The Effect of Femoral Cutting Guide Design Improvements for Patient-Specific Instruments)’이라는 주제의 논문을 해외 유력 학술지 ‘국제생명의학연구(BioMed Research International)’에 게재했다.
이밖에 인공관절수술 관련한 기초연구 논문 2편이 세계적인 정형외과 학술지 ‘무릎(The Knee)’에 게재될 예정이다.

고용곤 병원장은 “퇴행성관절염 말기 환자들을 위한 인공관절 연구 인프라를 구축해 국내 최초로 인공관절수술 정확도를 높이는 3D 맞춤형 수술도구의 설계기술을 개발해 특허를 획득했다”며 “3D맞춤형 수술도구를 이용한 인공관절수술은 수술 시간을 줄이고 합병증 및 부작용 위험을 낮춰 말기 퇴행성관절염 환자의 희망이 될 것”이라고 말했다.