정석원 교수 / 건국대병원
건국대병원 정형외과 정석원 교수 연구팀이 어깨 인공관절 수술의 정확도를 획기적으로 향상시킨 연구 성과를 발표하며 환자 맞춤형 수술 기법의 임상적 가능성을 입증했다.
이번 연구 결과는 정형외과 분야 권위 있는 국제학술지 ‘Knee Surgery Sports Traumatology Arthroscopy(KSSTA)’ 6월호에 게재됐다.
해당 논문의 제목은 ‘Effect of the patient‐specific instrumentation guidance on the accurate positioning of the baseplate and screws in reverse total shoulder arthroplasty: Multicenter comparative study’로 ‘환자 맞춤형 기구 가이드가 어깨 역행성 인공관절 치환술에서 베이스플레이트 및 나사의 정확한 위치 삽입에 미치는 영향’에 대해 다기관 비교 연구를 통해 분석했다.
이번 연구는 회전근개 파열 등으로 어깨 역행성 인공관절 수술(reverse total shoulder arthroplasty, RTSA)이 필요한 환자를 대상으로 진행됐다.
연구팀은 수술 전 환자의 어깨 관절을 CT 촬영으로 3차원 분석한 뒤, 이 데이터를 기반으로 맞춤형 3D 프린팅 수술 가이드(Patient-Specific Instrumentation, 이하 PSI)를 설계·제작해 수술에 적용했다.
이를 통해 수술 중 베이스플레이트와 나사의 삽입 위치와 방향을 사전에 계획하고 수술 후 CT 영상과 비교해 계획 대비 실제 삽입 정확도를 평가했다.
본 연구는 2020년부터 2023년까지 국내 4개 대학병원에서 RTSA 수술을 받은 환자 135명을 대상으로 실시됐으며 PSI를 적용한 그룹 65명과 기존 방식으로 수술한 그룹 70명을 비교 분석했다. 이 연구에서 사용된 PSI는 국내 기업 ‘시안솔루션’이 모델링과 3D 프린팅 제작을 담당했다.
연구 결과 PSI를 적용한 환자 그룹은 기존 수술 방식에 비해 수술 정확도에서 유의미한 차이를 보였다.
구체적으로는 베이스플레이트의 염전각이 1.5°로 기존 그룹(6.7°) 대비 월등히 낮았으며 경사각 역시 2.8°로 기존 그룹(5.3°)보다 정확도가 높았다. 중심 진입점 오차는 PSI 그룹이 1.9mm로 기존 그룹의 3.2mm보다 작아 정확한 삽입이 가능했음을 입증했다.
또한, 상·하(S/I) 및 전·후(A/P) 방향의 나사 삽입 각도에서도 대부분의 방향에서 PSI 그룹이 더 정밀한 삽입을 보였으며 평균 나사 삽입 길이도 PSI 그룹이 더 길었다.
특히 나사 돌출 사례는 PSI 그룹이 9건인 반면, 기존 그룹은 23건에 달해 오차가 적었고 신경 손상이나 나사 삽입 실패 사례는 PSI 그룹에서 단 한 건도 발생하지 않았다.
정석원 교수는 “이번 연구는 다양한 병원과 여러 임플란트 시스템을 포함한 다기관 비교 연구로, 어깨 인공관절 수술의 정확도를 높이는 환자 맞춤형 수술기법의 효과를 과학적으로 입증했다”며 “특히 어깨뼈가 작고 해부학적 구조가 복잡한 고령 환자들에게도 효과적으로 적용할 수 있어 임상적 활용 가치가 매우 높다”고 강조했다.
이번 연구가 게재된 KSSTA는 유럽스포츠외상학회(European Society of Sports Traumatology, Knee Surgery and Arthroscopy, ESSKA)에서 발간하는 학술지로 무릎과 어깨 관절, 스포츠 손상, 관절경 수술 등 다양한 정형외과 분야의 임상 및 기초연구를 다루는 세계적인 저널이다.
건국대병원은 이번 연구를 통해 환자 개개인의 해부학적 특성을 반영한 맞춤형 수술 기법의 효율성을 국제적으로 인정받게 됐으며 향후 고난도 수술 영역에서 PSI 기술의 확산 가능성을 더욱 높일 수 있을 것으로 기대된다.