연세사랑병원·박관규 연세의대 교수·스카이브 공동 연구
'가장 낮은 접촉 압력과 가장 큰 접촉' 우수한 성능 입증
좌식 생활 한국인에 안정적 움직임 제공…미국 FDA 승인
한국형 인공관절 'PNK'가 무릎 수술 후 환자의 통증 관리와 합병증을 줄이는 데 우수한 효과를 보인다는 연구결과 나왔다.
'PNK'(Preservation of Normal knee Kinematics)는 정상 무릎 운동의 유지를 목표로, 그동안 굴곡(무릎 굽음) 범위가 120도 내외였던 수입산 인공관절과 다르게 150도까지 운동 범위를 확대해 좌식생활을 하는 한국인에게 보다 안정적이고 편안한 움직임을 제공할 수 있도록 만들어졌다. 지난해 11월 미국 FDA 승인을 받았다.
연세사랑병원은 최근 박관규 연세의대 교수(세브란스병원 정형외과) 연구팀, ㈜스카이브 연구진과 공동 연구를 통해 PNK 무릎 인공관절 파텔라(슬개골·무릎뼈) 컴포넌트(구성 부품)의 우수성을 입증했다.
이번 연구는 SCI Q1 등급 학술저널 <YMJ>(연세의학저널)에 등재가 확정돼 내년 5월에 발표된다. Q1 등급은 특정 분야에서 상위 25% 안에 속하는 저널을 의미한다.
이 연구는 다양한 슬개골 부품 설계가 슬개대퇴(PF) 관절의 생체역학에 미치는 영향을 분석하는 데 중점을 뒀다. 기존에 많이 사용하던 돔 디자인, 해부학적 디자인과 PNK 등 최신 인공관절에서 많이 적용하고 있는 수정 돔 디자인 슬개골 부품을 대상으로 컴퓨터 시뮬레이션 및 기계적 테스트를 실시해 접촉 압력과 면적을 평가했다.
연구팀은 구체적으로 0도, 15도, 45도, 90도, 120도, 150도 등의 굴곡 각도에서 첫 번째 하중 조건을 시뮬레이션하고, 45도 굴곡 각도에서 2mm 내측 이동을 포함한 두 번째 하중 조건을 시뮬레이션해 임상적으로 중요한 시나리오를 재현했다.
연구 결과, 수정 돔 디자인과 해부학적 디자인 모두 굴곡 각도에 따라 접촉 면적과 압력이 증가하는 경향을 보였다. 돔 디자인은 120도 굴곡 각도에서 최대 접촉 면적에 도달했으며, 해부학적 디자인은 가장 큰 접촉 면적과 낮은 접촉 압력을 나타냈다. 그러나 45도 굴곡 각도에서 2mm 내측 이동 시뮬레이션 때, 해부학적 디자인은 가장자리 접촉으로 인해 높은 접촉 압력과 감소된 접촉 면적을 보였다.
반면 수정된 돔 디자인은 동일한 이동 조건에서 가장 낮은 접촉 압력과 가장 큰 접촉 면적을 보여 우수한 성능을 입증했다.
연구진은 "이번 연구 결과를 바탕으로 슬개골 부품의 설계가 슬개골 생체역학과 안정성에 중요한 영향을 미친다는 사실을 확인했다"라면서 "특히 PNK 인공관절에 적용된 수정된 돔 디자인은 임상적으로 중요한 시나리오에서 개선된 생체역학적 효과를 나타냈다. 무릎을 인공관절로 모두 대체하는 슬관절 전치환술에서 무릎 앞쪽에 발생하는 통증 질환인 슬개대퇴통증증후근을 관리하고 합병증을 줄이는 데 더욱 효과적"이라고 설명했다.
고용곤 병원장은 "이번 연구로 PNK의 뛰어난 효과가 검증됐다. 앞으로도 환자들에게 최적의 치료를 제공하기 위해 지속적으로 연구를 진행하며, 최신 기술과 지식을 바탕으로 인공관절 분야에서 앞장서 나갈 것"이라고 밝혔다.
