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국내 교수팀이 수술 전 환자의 다리 상태를 그대로 재현하는 환자 맞춤형 무릎 인공관절 치환술이 슬개골의 운동 역학을 수술 전과 동일하게 복원하는데 효과적이라는 사실을 규명했다.

은평성모병원(원장 배시현)은 최근 정형외과 고인준 교수팀(김용덕 교수‧가톨릭대 응용해부학교실 곽대순 교수‧세종대 기계공학과 임도형 교수)이 이와 같은 사실을 확인했으며, 수술 후 기능적 만족도 역시 높인다는 결과를 확인했다고 24일 밝혔다.

교수팀에 따르면 슬개골은 무릎 전면에 위치한 밤알 모양의 뼈로, 대퇴골과 함께 무릎에서 슬개대퇴 관절을 이룬다. 또 무릎을 굽히고 펴는 동작에 따라 움직여, 인공관절 수술 시 슬개대퇴 관절 고유 움직임을 보존하는 것이 수술 후 만족도를 높이고 합병증을 줄이는데 중요한 것으로 알려졌다.

하지만 기존의 무릎 관절 치환술은 환자의 무릎 변형이나 연조직 상태를 고려하지 않고 일률적인 골 절제와 연부조직 균형을 맞추는 수술이 주를 이뤄, 무릎 전체의 생체역학변화가 나타나며 수술 후에도 통증이 지속되고 기능이 소실되는 한계를 보여 왔다는 것.

이에 교수팀은 한쪽 무릎에는 기존의 수술법을, 다른 한쪽에는 환자 맞춤형 수술법을 적용한 총 40차례(20쌍)의 시신 연구 무릎 인공관절 치환술을 시행했다.

이를 동작분석 시스템으로 수집한 무릎 인공관절 치환술 전후의 슬개골 운동 데이터를 밀도 기반 군집화 알고리즘으로 분석했다.

그 결과, 환자 맞춤형 관절 치환술에서 기존의 관절 치환술보다 고유의 슬개골 운동 역학이 잘 복원된다는 사실을 확인했다.

환자 맞춤형 수술의 경우, 수술 후 슬개골 운동 패턴 대부분이 수술 전과 유사한 양상으로 군집화 되는 반면, 기존 수술법에서는 수술 전후 슬개골 운동 패턴 대부분이 서로 다른 별개 군집으로 나타났다.

고인준 교수는 "이번 연구는 정형외과 분야에서 밀도 기반 군집화 알고리즘을 이용해 무릎 관절 운동 시 슬개골 운동 역학을 분석한 최초의 연구"라며 "기존 수술법에 비해 환자 맞춤형 관절 치환술이 고유의 슬개골 운동 역학을 잘 복원해 생체역학적으로 우수하다는 근거를 제시했다는데 의의가 있다"고 설명했다.

이어 그는 "무릎 관절 운동에서 중요한 역할을 하는 슬개골을 수술 전 고유의 상태로 재현하는 것은 인공관절 치환술 예후를 결정하는 중요한 요소"라고 덧붙였다.

한편, 이번 연구는 유럽무릎관절학회 공식학술지 'Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy'(IF=3.3) 최신호 온라인판에 게재됐다.