연세사랑병원 고용곤 병원장이 국산화에 성공한 인공관절 PNK를 들고 설명하고 있다.
보건복지부 지정 관절전문병원인 연세사랑병원은 세브란스병원 박관규·권혁민 교수 연구팀과 함께 한국인 맞춤형 인공관절 PNK의 생체역학적 우수성을 확인했다고 밝혔다. PNK는 정형외과 분야 전문 의료기기 벤처 기업인 스카이브와 연세사랑병원 연구진이 함께 국산화를 추진한 한국인 맞춤형 인공관절로, 2022년 국내 식품의약품안전처 허가에 이어 지난해 미국 식품의약국(FDA)에서도 허가를 받았다.
연구팀은 원위 경골 뼈 결손이 있는 초기 무릎 인공관절 치환술에서 줄기 연장에 따른 하중 분포와 경골의 스트레스를 조사했다. 이를 통해 유한 요소 분석을 통해 경골 뼈와 뼈 시멘트에 대한 응력과 뼈의 변형을 평가해 응력 방패 효과와 경골 플레이트의 안정성, 다양한 결손 크기와 줄기 길이에 따른 생체역학적 효과를 심층 분석했다.
연구결과, 줄기가 길어질수록 피질골과 해면골의 평균 응력이 낮아지는 것으로 나타났다. 또한 뼈 결손이 증가할수록 피질골과 해면골의 평균 응력도 증가했다. 결손 크기에 따른 스트레스 증가는 짧은 줄기보다 긴 줄기에서 더 작았다. 특히 최대 주 변형률은 주로 경골 임플란트 줄기의 원위 끝 접촉점에서 발생했으며, 짧은 줄기를 적용할 때 최대 주 변형률이 긴 줄기 또는 줄기가 없는 경우보다 각각 약 8%, 20% 더 작았다.
연세사랑병원 공동 연구팀은 “해당 연구로 짧은 줄기 연장이 있는 경골 인공관절이 결손이 있는 무릎 인공관절 치환술에서 우수한 생체역학적 결과를 달성할 수 있음을 시사한다”고 강조했다. 또 이런 연구는 매년 수많은 수술이 이뤄지는 슬관절 인공관절 전치환술 수술법에 큰 기여를 할 것으로 기대했다.
연세사랑병원은 스카이브와 공동 연구를 통해 자체 개발한 무릎 인공관절과 환자 맞춤형 수술 기구 등 정형외과 분야에서 포괄적인 치료 솔루션을 제공한다. 연세사랑병원 연구진은 “앞으로도 지속적인 연구와 혁신으로 관절 관련 의료 분야에서 환자의 건강과 행복한 일상을 지원할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 말했다.
한편, 연세사랑병원은 2025년 5월에 미국 샌디에고에서 열리는 미국 정형외과학회(AAOS)에 참가해 PNK 제품과 증강현실(augmented reality :AR) 수술 도구도 선보이며 미국 및 전 세계에 알릴 예정이다. 이번 연구는 'Biomechanical Effects of Stem Extension of Tibial Components for Medial Tibial Bone Defects in Total Knee Arthroplasty: A Finite Element Study'라는 제목으로 국제학술지 ‘Journal of Knee Surgery(무릎 수술)’에 게재됐다.