휘어진 무릎, AI 기반 인공관절 수술 시대 열린다

▲니비게이트는 환자의 CT, MRI 영상 등 해부학적 데이터를 수술 전에 AI 시스템으로 정밀 분석하는 기술이다. 사진=연세사랑병원

연세사랑병원 인공관절센터 연구팀이 22일 중증 무릎 변형 환자를 대상으로 인공지능(AI) 기반 환자 맞춤형 수술도구의 정밀도를 입증한 임상 데이터를 공개했다.

무릎 인공관절 수술의 성패는 허벅지 뼈부터 발목 중심까지 이어지는 하지 정렬 축을 얼마나 정확하게 맞추느냐에 달려 있다. 축이 제대로 정렬되어야 체중이 균등하게 분산되고 인공관절의 조기 마모를 방지할 수 있기 때문이다.

특히 오다리(O자형 다리) 변형이 15도 이상 진행된 중증 퇴행성관절염 환자는 뼈의 변형과 인대 불균형이 극심해 하지 정렬을 정밀하게 맞추기가 매우 까다로운 고난도 영역으로 분류된다.

연세사랑병원은 최근 15도 이상의 중증 변형을 동반한 환자 100명을 대상으로 인공지능(AI) 기반 환자 맞춤형 수술 가이드 '니비게이트(Navigate)'를 적용해 인공관절 수술을 시행했다. 그 결과 전체 환자의 90% 이상에서 하지 정렬 오차가 3도 이내 범위에 포함되는 결과가 관찰됐다.

니비게이트는 환자의 CT, MRI 영상 등 해부학적 데이터를 수술 전에 AI 시스템으로 정밀 분석하는 기술이다. 환자마다 다른 무릎 관절의 구조를 3차원으로 구현한 뒤, 이에 최적화된 환자 고유의 맞춤형 수술 가이드를 제작하여 임상에 적용하는 방식이다.

이 기술은 수술 중 발생할 수 있는 오차를 줄이고 계획된 범위 내에서 뼈 절삭을 정밀하게 만든다. 심한 관절 구축이나 비대칭 골마모 환자에서도 하지 축의 보다 정밀한 교정이 가능해질 전망이다. 아울러 수술 과정의 불필요한 조작을 줄여 고령 환자의 신체적 부담을 경감시키는 부가가치 창출도 기대된다.

고용곤 병원장(정형외과 전문의)은 “중증 변형 환자의 인공관절 수술은 경험 많은 전문의에게도 어려운 영역이지만, 인공지능 기반 개인 맞춤형 수술 시스템을 적용하면서 수술의 정밀도와 안정성을 높이고 있다"고 설명했다. 고 병원장은 “복잡한 고난도 수술뿐 아니라 대부분의 무릎 인공관절 수술에 니비게이트를 적용해 환자 만족도를 높이고 있으며, 이번 임상 결과는 첨단 기술을 결합한 정밀 수술이 고난도 관절 질환 치료의 안정성을 높이는 데 기여할 수 있음을 보여준다"고 분석했다.

박효순 의료 전문기자 anytoc@ekn.kr