O자로 휜 다리를 무릎 인공관절 수술로 얼마나 바로잡을 수 있을까. 수술 전에 인공지능(AI)으로 교정 가능성을 가늠할 단서가 나왔다. 수술 후 걷는 속도가 얼마나 좋아지는지는 무릎뿐 아니라 발목 관절의 기능 변화와도 관련이 있는 것으로 나타났다.
서울대병원은 노두현 교수가 이끄는 정형외과 슬관절팀이 10월 열린 두 국제학술대회에서 각각 우수 구연상을 받았다고 13일 밝혔다. 박창원 임상강사는 대한정형외과컴퓨터수술학회에서, 김현우 연구원은 아시아스포츠생체역학회에서 수상했다.
AI 분석으로 교정 어려운 무릎 가려낼 단서 찾아
박창원 임상강사는 O자로 휜 다리를 인공관절 수술로 얼마나 교정할 수 있는지 살폈다.
연구팀은 수술 전 엑스레이 영상에서 AI로 측정한 지표와 진찰 결과를 로봇 수술 중 확인한 교정 정도와 비교했다. 그 결과 다리가 얼마나 휘었는지만으로는 알기 어려운 교정 한계를 미리 예측할 가능성을 확인했다.
추가 검증을 거치면 환자에 맞춰 인공관절의 위치와 각도를 정하고, 주변 인대의 균형을 맞추는 수술 계획에 도움이 될 것으로 기대된다.
환자 67명 보행 속도 17% 빨라져⋯발목 기능과 연관
김현우 연구원은 무릎 인공관절 수술을 받은 환자 67명의 보행을 수술 전과 1년 후 비교했다. 3차원 보행 분석을 통해 고관절과 무릎, 발목의 기능 변화를 살폈다.
평균 보행 속도는 초당 81.1cm에서 95.2cm로 약 17% 빨라졌다. 발목과 고관절의 관절 파워도 증가했지만, 무릎 관절 파워에는 통계적으로 뚜렷한 변화가 없었다.
관절 파워는 걸을 때 각 관절이 에너지를 얼마나 빠르게 만들어내거나 흡수하는지 나타내는 지표다. 연구에서는 발목 관절 파워가 많이 증가한 환자일수록 걷는 속도도 크게 빨라졌다. 통증 감소 등의 영향을 고려한 분석에서도 이러한 연관성은 유지됐다. 이는 무릎 인공관절 수술 후 보행 능력이 얼마나 회복됐는지 평가할 때 발목 기능도 함께 살펴볼 필요가 있음을 보여준다. 다만 발목 관절 파워의 증가가 보행 속도 개선을 직접 일으켰다고 단정할 수는 없다.
이 연구에는 서울대병원 융합의학과 이사람 교수와 인체동작분석실 연구진도 참여했다.
노두현 교수는 “인공관절 수술의 목표는 뼈를 정확히 정렬하는 것을 넘어 환자가 수술 후 자연스럽게 걷고 일상 기능을 되찾도록 돕는 것”이라며 “수술 전 영상부터 수술 중 로봇 데이터, 수술 후 보행 분석까지 연결해 치료 결과를 개선하는 연구를 이어가겠다”고 말했다.
