연세사랑병원-㈜스카이브, 설계 최적화 기술로 수명과 안전성 강화한 '인공관절' 연구 진행

설계 변수에 따른 응답: 인공관절 스템의 직경과 길이가 생체역학적 성능에 영향을 미친다 [사진=연세사랑병원]

보건복지부 지정 관절 전문 연세사랑병원 연구팀이 의료기기 전문 업체 ㈜스카이브와 함께 무릎 인공관절의 설계 최척화를 통한 새로운 경골 스템 설계 방법을 제시했다. 해당 연구는 올해 국제 학술지 데이터 베이스 과학인용색인에 등재된 학술저널 Bioengineering 학술저널(SCIE, 인용지수 3.8)에 등재되었다.

이번 연구는 연세사랑병원 외에도 흥케이병원 김종근 원장 연구팀, 국제성모병원 이현희 교수 연구팀, 신촌 세브란스병원 박관규 교수 연구팀이 함께 협력하여 진행됐다. 또한 연구 결과는 연세사랑병원과 ㈜스카이브에서 공동개발한 무릎 인공관절 제품인 PNK KNEE에 적용되어 있다.

인공 슬관절 치환술(TKA)의 성공 여부는 경골 부품의 안정성에 달려있다. 기존 디자인의 주요 문제점이었던 응력 차폐와 골 소실로 인한 무균성 느슨함 현상을 극복하고자 연구진은 첨단 실험 설계 방법론(DOE)과 전산 해석(FEA)을 활용한 혁신적 접근을 시도했다.

연구팀은 전체 요인 실험을 통해 스템 직경, 길이, 내·외측 비율, 날개 각도 등 주요 설계 변수들의 영향을 철저히 분석했다. 그 결과 스템의 직경과 길이가 생체역학적 성능에 결정적 영향을 미친다는 사실을 발견했다. 이를 바탕으로 개발된 최적화 설계는 기존 모델 대비 현저히 향상된 성능을 보였다.

연구진은 “이번 연구는 단순한 디자인 개선을 넘어 인공관절의 수명과 안정성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 돌파구”라고 평가했으며 “환자의 뼈 보존과 임플란트 안정성이라는 두 마리 토끼를 잡은 혁신적 성과”라고 덧붙였다.

스카이브 측은 “지속적인 연구개발을 통해 대한민국 의료기기 산업의 새로운 장을 열어가겠다”는 포부를 밝혔다.

연구진은 이번 연구 결과를 바탕으로 다양한 분야의 임플란트 설계에 적용하기 위한 후속 연구를 진행 중이며, 조만간 환자들에게 더 나은 삶의 질을 제공할 수 있을 것으로 기대하고 있다.