무릎 로봇 인공 관절 수술 위험하진 않을까? 작동 방식과 장점? 비용은 얼마나 더 비쌀까? (논문 참고)

안녕하세요 정형외과 전문의 정환익입니다

빠르게 급변하는 요즘의 AI 시대

의학 분야, 그중에서도

정형외과 분야에서

가장 활발히 발달하고 있는 것이

"로봇"을 이용한

인공 관절 수술입니다

그중에서도 가장 먼저

그리고 가장 많이 발달하고 있는 것이

로봇 무릎 인공 관절 수술

인데요

오늘은 무릎 인공 관절의

수술 적응증

회복 기간 등등

이런 뻔한 이야기 말고

"로봇"이란 말이 붙어서

1) 달라진 점

2) 좋아진 점

3) 얼마나 더 비싼지

4) 2년간 실사용한 집도의의 후기

등 환자분 입장에서

가장 궁금해하실만한 내용들을

말씀드리겠습니다.

62세 여환 8년 전 타병원에서

좌측 무릎 인공관절

계속 오다리 (내반슬) 심해지고

통증 발생

환자분 동의 받고 업로드합니다

여자 환자분이고

굉장히 젊은 나이에

좌측 무릎 인공 관절 수술을

8년 전에 받으신 분이고

당시 본원에 내원해서

촬영한 X-ray가 있습니다

8년 전 X-ray

이미 오른쪽 다리 오다리 (내반슬)이

심했는데

그 뒤 8년 만에 통증이 너무 심해져

수술 원하여 저에게 찾아오셨고

내원 당시 X-ray 상

오다리(내반슬)이 많이 진행하였고

이로 인한 무릎 내측 관절염도

더욱 악화된 상태입니다

X-ray, MRI 상

무릎 관절염 4기 확인됩니다

환자분 보행하시는 걸 보면

심한 오다리 때 발생하는

체중을 디딜 때 무릎이

바깥쪽으로 빠지는

varus thrust의 전형적인

보행 소견 관찰됩니다

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그래서 이 환자분은

무릎 인공 관절 수술을 통하여

1) 심한 내반슬 (오다리)

2) 다 닳아버린 연골로 인한 통증

두 가지를 해결할 수 있습니다

로봇으로 하면 뭐가 좋을까?

우선 이 이야기를 하려면

무릎 인공 관절 수술이

대략적으로

어떻게 진행되는지를

말씀드려야 하는데요

무릎 인공 관절 수술은

닳아버린 무릎 관절면을

깎아내고

그 위를 금이빨처럼

인공 관절로 덮어주는 방법입니다

여기서 무릎 인공 관절이

"잘 됐다/ 잘 안됐다"를 결정하는 것이

아래와 같이

관절면을 절단한 뒤,

무릎을 구부렸을 때와

무릎을 폈을 때

위의 대퇴골과 정강이뼈

사이의 공간이 일정해야 (gap)

인공 관절에 부담도 적을 것이고

불필요하게 하중이 한 부분에

집중되는 것도 없어

통증 없이

편안하게

인공 관절을 오래

쓸 수 있을 것입니다

그래서 이렇게

일정한 gap을 얻기 위해서는

1) 정확한 골 절단

2) 내외측 인대 밸런스를

정확히 맞춰야 합니다

그중에서도 딱딱한 뼈를 자르는

정확한 골절단이 가장 중요하겠죠

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로봇이 발달하기 전에는

정확한 골 절단 mm 정도를

수술 전에 여러 X-ray를 통해

미리 측정해서 들어갔고

수술장에서는 미리 정해놓은

mm 수만큼 깎으면서

무릎을 구부렸을 때, 폈을 때의

내, 외측 gap을 확인하며

추가적으로 인대 등의

연부 조직 밸런스를 맞춰

최종적으로

이런 일정한 gap을 만듭니다

무릎 굴곡, 신전 시 일정 gap

그렇기 때문에

집도의의 경험과 노하우가

굉장히 중요하다 할 수 있겠습니다

로봇 인공 관절은?

로봇 인공 관절 수술 전에

촬영한 CT를 통해서

3D로 구현하여

환자분의 무릎을

수술 전에 이런 식으로 미리 볼 수 있고

어떤 각도로 몇 mm 깎을지를

입력하면

깎고 난 뒤 모습과

그 뒤 제가 원하는 사이즈의

인공 관절을 넣은 영상을

미. 리. 3D 상태로 얻을 수 있습니다

위의 화살표처럼 좀 덜 깎인 부분이

생기는 것 역시 미리 확인할 수 있죠

로봇이 모든 수술을 진행하나요?

"아닙니다"

로봇 무릎 인공 관절 수술 과정을

대략적으로 설명드리면,

집도의가 무릎의 뼈를 다 노출시키고

처음 하는 일은

대퇴골과 경골에 array라고 하는

실제 환자분의 무릎 정보를

송출할 수 있는

기구를 적용하고

그 정보는 로봇 카메라를 통해서

컴퓨터로 실시간 정보를 받아들입니다

array와 로봇 카메라

array가 설치가 되면

실제 무릎과

수술 전 컴퓨터에 CT로 입력한 무릎 정보를

일치화, 동기화하는 과정을 거칩니다

자, 동기화가 완료되면

여기서부터 로봇 인공관절 수술의

진정한 장점이 나타나는데요

로봇이 아닌 일반 인공관절은

수술 전 미리 계획한 mm, 각도로

1) 골절단을 시행

-->2) 갭을 측정

--> 3) 추가적 골절단 혹은

연부 조직으로 gap 조정

근데, 로봇 인공 관절은

컴퓨터에 미리 계획한 mm, 각도를 입력

--> 골 절단을 실제 하지 않아도

미리 입력한 값으로 수술했을 때의

결과를 미리 볼 수 있음

--> 계획한 mm, 각도를

실시간으로 조정할 수 있다

라는 장점이 있습니다

영상으로 설명드리면

골절단 전에 이미 저렇게

골 절단했을 때의 무릎 내외측 gap을

실시간으로 예상해서

알아낼 수 있고

이를 토대로 이 환자분의

가장 적절한 양, 각도의

골절단 값을 도출해 낼 수 있습니다

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위 과정을 통해

가장 이상적인 절단 수치가

결정이 되면

그 수치만큼 이제 골 절단을 시행하는데

로봇 팔을 이용하여 절단합니다

여기서 로봇 종류에 따라

완전 자동 시스템과

반자동 시스템이 있는데

저는 반자동 시스템을 선호하고

반자동 시스템은

아래와 같이 버튼을 누르면

제가 설정해놓은 각도로 움직이고

제가 위아래로 직접 움직이는데

이 평면으로만 움직이도록

로봇 팔이 설정되어 있기 때문에

"자르냐, 안 자르냐"만 제가 움직이면서

결정하는 것이지

더 깎는다던가 움직이면서 추가적으로

각도가 틀어지지 않도록

이동 평면은 고정되어 있습니다

그렇기 때문에 로봇이

혼자 마음대로 움직이다가

프로그램 문제로

중요 신경/혈관을

손상시키는 경우는

불가능에 가깝다고 보시면 됩니다

하지만 이론적으로는

실제 무릎과 컴퓨터 무릎 정보의

동기화가 잘못되어

골 절단을 할 때

무릎 뒤쪽 신경이

다칠 수는 있지만

그런 문제로 손상이

실제 보고된 경우는

극히 드문 것으로 알고 있습니다

(동기화 중간 확인을

매 step마다 시행하기 때문)

 

실시간으로 깎이는 정도는

모니터로 보면서 깎게 되고

정확한 값을 넣기 때문에

골 절단 후 내외측 갭은

대부분 잘 맞는 편입니다

수술 후 X-ray 상 교정 잘 되었고

보행 모습도

수술 후 1주일째

내반슬 많이 교정된 것 확인됩니다

수술 전 보행

수술 1주일째

환자분 만족하시고

수술 2주 째 실밥 제거 후

걸어서 퇴원하셨습니다

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정리하자면,

로봇 인공 관절 수술의 장점은

1) 정확한 정렬과 정밀한 뼈 절삭

--> 인공관절의 수명 ↑

2) 필요한 만큼만 정확히 절삭

--> 뼈 보존과 출혈 감소

3) 연부조직 손상이 적어

통증↓ 회복 속도가 빠릅니다.

4) 수술의 계획과 절삭 과정이

실시간으로 검증되어

결과의 예측 가능성이 높아집니다.

메타 분석 및 로봇 수술

논문들 결과

실제 논문에서도

36개의 로봇 vs 일반 인공관절

비교 논문 중 14개를 비교

1) 수술 후 통증 (2.6 vs 4.5)

2) 입원 기간 (77시간 vs 105시간),

3) 1년째 수술 결과 환자

기능적 점수가 로봇 우세

4) 수술 후 CT 검사상

인공관절 적용 위치 정확도 상승

4가지가 모두 로봇이 우세하다고

보고하였고

이 논문에서는 계획했던 수치와

실제 임플란트 위치 및

폴리의 두께가

로봇에서 더 같았다(=더 정확했다)

고 보고하였으며

KSSTA에서 보고한 메타분석 논문에서도

수술 전 계획했던 인공관절 위치와

실제 위치의 차이가

유의한 차이를 갖고

로봇에서 더 적었다고

보고하고 있습니다.

얼마나 더 비싼가요?

이 로봇 자체의 가격이

8억에 육박하고 (현재는 모릅니다)

이는 오롯이 병원에서 투자한

금액이기 때문에

"로봇" 인공관절 수술이

얼마나 더 비싸게 받는지는

"병원" 이 결정하게 됩니다

그래서 가격은

병원마다 천차만별로 차이 나지만

일반적으로 150~350만원 정도

일반 인공 관절 수술보다

더 비싼 경우가 대다수입니다

집도의로써 총평

저는 제가 저희 병원에

강력히 주장해서 3년 전부터