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3D 모델 적용한 ‘인공 고관절 재치환술’ 효과적
3D 모델 적용한 ‘인공 고관절 재치환술’ 효과적
부산부민병원 손원용 원장‧고대 구로병원 연구팀 발표
“비구 주위 뼈 결손 심한 고관절 환자에게 도움”
  • 황운하 기자
  • 승인 2021.07.07 10:15
  • 댓글 0
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부산부민병원 손원용 원장이 인공관절 수술을 받은 환자를 진료하고 있다.

인구 고령화로 증가하고 있는 질환 중 하나가 퇴행성 관절염이다. 무릎과 고관절에 많이 발생하는 퇴행성 관절염은 증상이 심하면 연골이 다 닳아서 인공관절 수술이 필요하다.

하지만 인공관절도 영구적으로 사용할 수 있는 것이 아니다. 사용하면서 점차 닳거나 마모되기 때문에 평균 15년 전후 사용하는 것으로 보고된다.

특히 인공관절에 부담을 주는 잘못된 자세를 습관화하거나 염증 등이 발생하면 사용 기간은 더 단축된다. 

이 경우 기존에 해 넣은 인공관절을 빼내고 새로운 인공관절을 이식해야 하는 인공관절 재치환술이 필요하다. 인공관절 재치환술은 환자의 뼈 상태가 좋지 않은 경우가 많아서 첫 수술보다 고난도 수술이며, 수술이 불가능한 사례도 적지 않다. 

최근 인공관절 재치환술의 성공률을 높인 치료법이 도입돼 환자의 삶의 질을 높이고 있다. 부산부민병원 손원용 원장(정형외과 전문의)은 3D 프린터를 이용한 인공 고관절 재치환술을 환자에게 적용하며, 긍정적인 효과를 얻고 있다. 

손원용 원장은 환자 40여 명에게 3D 모델을 이용한 인공 고관절 재치환술에 대한 논문 ‘Acetabular Reconstruction Using Rapid Prototyping Pelvic Model in Total Hip Arthroplasty’을 고려대 구로병원 정형외과 김상민‧강성현 교수와 함께 발표했다. 

▶고관절 비구 부위 뼈 결손 심한 경우 효과적     

과거에 수술 받은 인공 고관절에 문제가 발생해서 재수술이 필요할 때 영상 검사로도 환자 상태를 가늠하기 힘든 부위는 골반골의 비구입니다. 비구는 고관절을 구성하는 넓적다리뼈의 머리 부위인 대퇴골두를 감싸는 골반 부위입니다. 비구 안쪽 표면은 연골로 덮여 있습니다. 

손원용 원장은 “인공 고관절 재치환술에서 골반골 비구 주위에 골 결손이 광범위하면 X선 사진이나 3D CT 검사에서도 골 결손의 3차원적인 형상을 정확하게 파악하기 어렵다”며 “때문에 실제 재수술을 진행 할 때 예상보다 골 결손이 심해서 수술이 어려운 상황에 처하기도 한다”고 설명했다.

손원용 원장과 고대 구로병원 공동 연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 3D 프린터를 활용했다. 우선 환자의 골반골 CT 검사로 얻은 3차원 영상을 바탕으로 3D 프린터를 이용해 환자의 실제 골반골을 그대로 재현한 모형을 만들었다.

이후 골 결손이 있는 환자에게 적절한 이식물들을 선택해서 여러 차례 시뮬레이션을 시행, 가장 적합한 이식물을 찾았다. 

부산부민병원 손원용 원장은 “3D 프린터를 활용해서 약 40건의 고난도 인공 고관절 재치환술을 시행했다”며 “최근 부산부민병원에서 골결손이 극도로 심한 인공 고관절 재치환술 환자 2명의 수술도 성공적으로 마쳤다”고 말했다.

고관절 비구 부위가 녹아내린 50대 여성 환자의 고관절 비구 부위 3D CT 영상(사진1). 3D 프린터를 활용해 만든 환자 고관절 모형으로 적합한 이식물을 선택하고, 수술 시뮬레이션을 하는 모습(사진 2‧3). 성공적으로 수술을 마친 후 CT 방사선 영상(사진 4).

▶비구 50% 녹은 환자 6개월 후 정상 보행 

2명의 환자 중 환자 1명인 55세 여성 A씨는 34년 전 한 대학병원에서 오른쪽 인공 고관절 치환술을 받았다. 첫 수술 12년 뒤 다시 다른 병원에서 재수술을 시행했지만, 최근 걸을 때 고관절 통증이 심해서 두 번째 재수술을 결심했다. 

환자 A씨의 진단 결과 폴리에틸렌 소재로 만든 인공 관절면의 마모된 입자 때문에 골반골 비구 주위가 녹아서 용해됐다. 특히 비구부의 후방 50% 이상이 노출된 심한 골 결손이 발생해서 인공 고관절 재치환술이 어려운 상태였다.

손원용 원장은 3D 프린터로 재현한 모델을 이용한 수술 시뮬레이션으로 환자에게 적합한 보강 삽입물을 선택해서 수술을 시행했다. 그 결과 환자 A씨는 수술 6개월이 경과한 후 정상적으로 걸었다.  

57세 여성 환자 B씨는 어렸을 때 좌측 고관절 감염 후유증에 따른 고관절 질환으로 2018년 한 병원에서 인공 고관절 치환술을 받았다.

그러나 감염이 발생해서 약 1년 반 정도 치료를 받았지만 증상이 개선되지 않았다. 환자 B씨도 광범위한 골반 비구 결손으로 재치환술이 어려운 상태였지만 3D 프린터로 환자의 실제 골반을 재현해서 적절한 이식물을 선택해 성공적으로 수술을 끝냈다. 

부산부민병원 손원용 원장은 “인공 고관절 수술 후 감염 등 다양한 문제가 발생해서 재수술이 필요한데 수술이 힘든 사례가 많다”며 “3D 프린터를 이용해서 문제가 있는 환자의 고관절 부분을 미리 재현 및 시뮬레이션해서 가장 적합한 이식물을 찾아 진행하면 치료 결과가 긍정적인 것으로 확인됐다”고 말했다.



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