정형외과 의료기기 전문기업 ㈜스카이브가 최근 흥케이병원 김종근 원장 연구팀, 연세사랑병원 연구팀, 국제성모병원 이현희 교수 연구팀 및 신촌 세브란스병원 박관규 교수 연구팀과 협력해 인공관절의 안전성과 내구성을 획기적으로 개선한 혁신적 경골 스템 설계 방법을 제시했다.
이 연구 결과는 ㈜스카이브의 인공관절 제품 PNK KNEE에 적용되어 있으며, 국제 학술지 데이터베이스 ‘과학인용색인(SCIE) 등재 학술저널 『Bioengineering』(인용지수 3.8)’에 게재되며 연구의 중요성을 인정받았다.
인공 슬관절 치환술(TKA)의 성공 여부는 경골 부품의 안정성에 달려 있다. 기존 인공관절 디자인에서는 응력 차폐(stress shielding)와 골 소실로 인한 무균성 느슨함(aseptic loosening) 현상이 주요 문제점으로 지적되어 왔다. 이에 연구진은 첨단 실험 설계 방법론(DOE, Design of Experiments)과 전산 해석 기법(FEA, Finite Element Analysis)을 활용한 혁신적 접근법을 도입하여 문제 해결에 나섰다.
연구팀은 실제 임상 환경에서 발생할 수 있는 하중 및 응력 분포를 정밀 분석하고, 이를 바탕으로 최적의 형상을 도출하여 인공관절의 수명을 연장하고 안정성을 대폭 향상하는 데 성공했다.
특히 이번 연구는 기존의 획일적인 경골 스템 디자인을 탈피하여, 환자의 뼈 구조와 생체역학적 특성을 고려한 맞춤형 설계를 기반으로 진행되었다. 그 결과, 무릎 관절 치환술 후 발생할 수 있는 골 손실과 이완(loosening) 문제를 효과적으로 줄이고, 장기적인 사용에서도 높은 안정성을 유지할 수 있는 설계를 완성할 수 있었다.
흥케이병원 김종근 대표원장은 "인공관절의 장기적 안정성과 환자의 만족도를 높이는 것이 무엇보다 중요하며, 이번 연구를 통해 환자들이 보다 오랜 기간 편안하게 사용할 수 있는 인공관절을 개발하는 데 한 걸음 다가섰다"고 밝혔다.
이어 스카이브 관계자는 "이번 협업을 통해 과학적 데이터에 기반한 설계 최적화가 실제 의료기기 개발에 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 확인했으며, 향후 지속적인 연구를 통해 더욱 진보된 인공관절을 개발해 나갈 것"이라고 전했다.
이번 연구는 의료기기 산업과 임상 연구 간의 긴밀한 협력이 환자 중심의 혁신적 기술 개발로 이어질 수 있음을 보여주는 대표적인 사례로 평가된다. 스카이브와 국내 유수의 연구팀이 협력하여 개발한 차세대 인공관절 기술이 의료 현장에서 어떤 변화를 가져올지 기대를 모으고 있다.
정희원 기자 happy1@sportsworldi.com
[ⓒ 세계비즈앤스포츠월드 & sportsworldi.com, 무단전재 및 재배포 금지]
