[병원 탐방]무릎 인공관절 수술, 로봇 시뮬레이션으로 오차 최소화

신세계서울병원
로봇이 뼈-관절 측정해 경로 제시… 의사가 최종 판단 후 직접 수술
노하우에 따라 성공률 달라지기도
3D 이미지로 개별 뼈 구조 파악… 정밀해 통증 적고 회복도 빨라
수술 후 혈전 방지 위해 운동을

신세계서울병원은 환자 맞춤형 인공관절 수술의 완성도를 높이기 위해 최첨단 로봇을 도입했다. 사진은 정진화 병
원장(왼쪽)과 박동철 무릎로봇인공관절센터장의 모습. 이훈구 기자 ufo@donga.com

무릎 통증이 만성화되고 기능이 저하되는 것은 많은 사람이 겪는 문제다. 특히 나이가 들면서 관절염과 같은 퇴행성 질환이 심해지면 일상적인 활동도 제한이 된다.

무릎 인공관절 수술 로봇 사진. 무릎 수술의 정밀도와 안전성을 극대화하기 위해 로봇수술이 개발되면서 수술 정확성이나 회복 속도도 크게 개선됐다. 신세계서울병원 제공

관절염은 1∼4기로 구분되는데 4기에 해당하는 말기에는 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 무릎 인공관절 수술이 시행되고 있다. 무릎관절이 손상됐을 때 인공관절 수술은 통증을 줄이고 이동성과 삶의 질을 향상시키는 중요한 치료 방법 중 하나다. 특히 의학 기술의 발전으로 수술의 정밀도와 안전성을 극대화하기 위해 로봇수술이 개발되면서 수술 정확성이나 회복 속도도 크게 개선됐다.

무릎 인공관절 로봇수술의 궁금증에 대해 신세계서울병원 무릎인공관절팀에게 자세히 물어봤다.

―무릎 인공관절 로봇수술이란.

“인공관절 수술은 무릎관절을 구성하는 연골, 연골판 및 내부 인대 구조를 제거하고 이를 인공물로 치환해 통증 없이 관절의 기능을 인공적으로 대체하는 수술이다. 환자의 뼈 크기에 맞는 인공물을 삽입하기 위해 뼈를 정확히 절삭하고 그 사이에 폴리에틸렌 삽입물이 적절한 텐션으로 삽입돼 굴곡과 신전이 이뤄지게 된다. 무릎 인공관절 로봇수술은 첨단 로봇 기술을 이용해 환자 맞춤형 인공관절 수술을 진행하는 최신 수술 방법이다. 수술 전 영상 평가, 수술 중 실제로 측정한 뼈의 모양과 관절의 텐션, 가동 범위 등을 로봇이 측정하고 실시간으로 이를 반영해 최적의 수술 결과를 만들 수 있는 경로를 제시한다. 물론 수술은 의사의 집도하에 로봇의 보조를 받아 그 자료를 의사가 재해석하며 오차가 발생하지는 않는지 정확히 감독, 평가해야 한다. 최종적으로 의사의 손으로 수술을 시행하므로 많은 경험이 있어야 환자에게 이를 잘 적용하고 수술을 안전하게 시행할 수 있다.”

―무릎 인공관절 로봇수술을 받을 수 있는 환자는.

“인공관절 수술 대상인 거의 모든 환자는 로봇을 활용해 수술에 적용할 수 있다. 기존에 관절 주변의 골절로 인해 금속 고정물이 삽입된 환자의 경우 먼저 금속을 제거해야 인공관절 수술을 할 수 있어 시간 지연이 상당히 있었다. 하지만 로봇을 이용한 수술법에서는 관절 주변 금속물 등에 구애받지 않고 수술할 수 있어 오히려 적응증이 더 넓어진 측면도 있다. 극히 일부 환자군에 있어 로봇 설치를 위한 대퇴 및 경골부의 고정이 불가능한 경우나 관절 변형이 심해 일차적인 접근으로 수술하기 힘든 경우에는 로봇을 배제한 수술이 유리한 경우가 있으니 이에 대해서도 집도의의 정확한 판단이 중요하다.”

―인공관절 수술에 사용되는 소재는 어떤 것이 있나.

“무릎 인공관절은 주로 고강도 금속(코발트-크롬 합금, 티타늄)과 내구성이 뛰어난 플라스틱(폴리에틸렌)으로 만든다. 이러한 소재는 강도와 내구성이 뛰어나고 인체와의 생체 적합성이 높아 염증이나 알레르기 반응의 위험을 줄여준다. 환자의 해부학적 구조를 최대한 반영해 자연스러운 움직임과 편안함을 제공하도록 설계된다.”

―인공관절을 사용할 수 있는 기간은….

“무릎 인공관절은 일반적으로 15∼20년 정도의 수명을 가지고 있다. 하지만 최근에는 기술의 발전으로 더 오랜 시간 사용할 수 있는 재료와 설계가 개발되고 있어서 환자에 따라 더 연장될 수도 있다. 수술 후 올바른 관리와 적절한 체중 유지와 함께 무리한 활동을 피하면 인공관절의 수명을 더욱 오래 유지할 수 있다.”

―수술 과정이 궁금하다.

“먼저 환자의 다리와 관절 상태를 MRI(자기공명영상)로 정확하게 파악하고 3D 스캔 기술로 정밀하게 분석한다. 이를 통해 환자 맞춤형 수술을 계획할 수 있다. 로봇 시스템은 분석 데이터를 바탕으로 가장 적합한 절삭 위치와 인공관절 삽입 각도를 설정하게 되고 의사는 로봇이 제공하는 정보를 토대로 높은 정확도로 뼈를 절삭하고 인공관절을 삽입한다. 수술을 마친 후에도 수술이 완료된 관절의 정렬과 인대의 긴장도 등을 최종 평가해 환자의 회복과 재활에 활용한다.”

―인공관절 로봇수술의 장점은 무엇인가.

“로봇을 활용한 수술의 가장 큰 장점은 정밀함이다. 전통적인 수술 방식에서는 수술 중에 오차가 발생할 수 있지만 로봇수술은 정밀한 측정과 시뮬레이션을 통해 이를 최소화한다. 로봇 시스템은 3D 이미지를 기반으로 수술 전 환자의 무릎 구조를 정확하게 분석한다. 이를 통해 수술 계획을 더욱 세밀하게 세울 수 있다. 로봇 팔은 미세한 움직임까지 제어할 수 있어 인공관절을 삽입할 부위를 정밀하게 절삭하고 인공관절을 정확하게 배치할 수 있다. 이로 인해 수술 후 회복 시간이 단축되며 인공관절의 수명이 늘어나는 효과도 기대할 수 있다. 로봇수술은 최소 침습적 방식으로 진행되기 때문에 상처 크기가 작고 수술 후 통증이 적으며 회복 기간이 짧은 편이다. 로봇수술은 환자의 개별적인 무릎 구조에 맞춰 치료가 이뤄지므로 각 환자에게 맞는 최적의 수술을 제공한다.”

―인공관절 수술 부작용은 무엇인가.

“무릎 인공관절 수술은 비교적 안전한 시술로 평가되지만 부작용이 드물게 발생할 수 있어 주의해야 한다. 수술 부위 감염을 예방하기 위해 철저한 위생 관리와 감염 방지 약물치료가 필요하다. 수술 후에는 혈전을 예방하기 위해 적절한 운동과 약물치료를 병행해야 한다. 수술 후에는 올바른 재활 운동과 관리가 중요하며 무리한 활동은 피해야 한다. 또한 과도한 사용이나 무리한 운동으로 인해 인공관절이 마모될 수 있다. 수술 후에는 정기적인 검진과 적절한 재활 치료를 통해 무릎관절의 기능을 유지하고 부작용을 최소화하는 것이 중요하다.”

―수술 시 고려해야 할 점은 무엇인가.

“로봇의 정밀함이 더해져 정확도, 완성도가 더욱 높고 안전한 수술이 가능해졌지만 로봇수술을 고려할 때는 몇 가지 유의 사항이 있다. 일단 모든 환자에게 적합한 방법은 아닐 수 있다. 환자가 심각한 건강 문제를 가지고 있거나, 로봇수술에 필요한 고급 장비와 숙련된 의사가 있는 병원이 아닌 경우에는 기존의 전통적인 수술 방식이 더 적합할 수 있다. 무엇보다 인공관절 로봇수술의 성공률은 의료진의 경험과 기술에 의해 크게 좌우된다. 정교함을 더해주는 로봇 기기의 보유 여부도 중요하지만 역시 전문의의 풍부한 임상 경험과 숙련된 수술 기법, 전문 지식 등이 뒷받침돼야 만족도 높은 수술 결과를 얻을 수 있다. 따라서 정밀도가 필요한 무릎 수술에서 로봇 기술의 도입은 환자에게 수술 후 매우 높은 만족도를 제공할 수 있지만 여러 가지 사항을 잘 고려해 본인의 상태에 적합한 치료법을 선택하는 것이 중요하다.”

신세계서울병원 무릎인공관절팀

정진화 병원장(정형외과 전문의)

■ 서울대 의과대학 졸업
■ 서울시보라매병원 정형외과 무릎관절 임상강사
■ 청와대 의무실 정형외과 자문의
■ 제일정형외과 관절센터 원장
■ 서울대병원 정형외과 임상자문의

박동철 무릎로봇인공관절센터장(정형외과 전문의)

■ 가톨릭대 의과대학 졸업
■ 가톨릭대 가톨릭중앙의료원정형외과 외래교수
■ 가톨릭병원 정형외과 원장
■ 가톨릭대 서울성모병원 정형외과 무릎관절 임상강사