어깨통증을 일으키는 회전근개 파열의 수술 성공률을 대폭 높여줄 수 있는 ‘특수 섬유질’이 기계공학자들과 정형외과 의사들로 이뤄진 미국 연구팀에 의해 최근 발견됐다.
미국 워싱턴대 공대 기계공학과와 컬럼비아대 의대 정형외과 공동 연구팀은 회전근개와 뼈 사이를 단단히 붙여주는 ‘특수 섬유질’ 구조를 새로 발견했다고 밝혔다.
따라서 지금까지 알려지지 않았던 이 ‘특수 섬유질’ 구조를 복제하면 회전근개의 수술 성공률을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀에 따르면 60대 이상 성인의 30%, 80대 이상 성인의 60%가 회전근개 파열로 인한 어깨통증으로 고통받고 있는 것으로 추산된다. 또 나이와 기타 요인에 따라 회전근개 수술의 실패율은 30~90%에 이른다.
회전근개는 어깨와 팔을 이어주는 근육힘줄(극상근, 극하근, 견갑하근, 소원근 등 4개 근육 및 힘줄)이다. 회전근개 파열은 집안일을 많이 한 여성, 골프 등 운동을 무리하게 많이 한 남성 등에게 흔히 나타난다. 특히 60대 이상 노년층에선 퇴행성 질환으로 생기는 경우가 적지 않다.
엔지니어는 자연을 통해 새로운 재료와 디자인에 대한 영감을 얻는다. 어깨 관절에서 힘줄과 뼈가 어떻게 단단히 붙는지 알아낸 이번 연구 결과는 회전근개 파열 부위에 이종 재료를 부착하는 엔지니어링 전략을 알아냈다. 또한 회전근개의 기능 방식과 회전근개 수리(수술)가 많이 실패하는 이유를 새로 밝혀냈다.
연구팀은 4개의 회전근개 근육힘줄이 각각 뼈에 접합하는 부위 또는 전이물질을 자세히 들여다보기 위해 새로운 마이크로 CT(컴퓨터 단층촬영) 기술을 적용했다. 영상 덕분에 생쥐 어깨의 극상근 힘줄 접합 부위에서 숨겨진 부위를 찾아냈다. 그 부위에서 힘줄 섬유가 잘 알려진 접합 부위의 약 30%에 걸쳐 뼈에 직접 삽입되는 것으로 나타났다.
연구팀은 수치 시뮬레이션과 결합된 생체역학적 분석을 통해 건강한 회전근개의 인성(질김)이 접합 부위의 조성, 구조, 위치 때문에 발생한다는 것을 발견했다. 이는 섬유질 연조직의 구조가 뼈의 구조와 상호 작용함에 따른 것이다.
연구팀이 회전근개에서 연조직과 경조직을 동시에 볼 수 있었던 것은 이번이 처음이다.
연구의 공동 저자인 가이 게닌 워싱턴대 공대 교수는 회전근개의 섬유질 시스템은 밧줄의 섬유처럼 보이며, 이 섬유질을 이해하면 근육힘줄과 뼈 사이의 인성, 강도, 파열 등을 이해할 수 있다고 말했다.
이 연구 결과(Toughening mechanisms for the attachment of architectured materials: The mechanics of the tendon enthesis)는 미국과학진흥협회(AAAS)가 발행하는 ≪사이언스 어드밴시스(Science Advances)≫에 실렸고 미국 건강의학 매체 ‘메디컬 익스프레스(MedicalXpress)’가 소개했다.