[메디칼타임즈=최선 기자] 무릎 인공관절 수술의 성패를 좌우하는 '뼈의 힘'을 수술 전 정밀하게 가늠할 수 있는 새로운 기준이 제시됐다. 기존 골밀도 검사로는 포착하기 어려웠던 실제 무릎뼈의 강도를 영상 기반으로 정량화해, 환자별로 최적의 수술 방식을 선택할 수 있는 길이 열린 것이다.

가톨릭대학교 은평성모병원 정형외과 고인준 교수 연구팀은 무(無)시멘트형 무릎 인공관절 수술에 필요한 뼈 강도를 예측할 수 있는 '이중에너지 CT(Dual-Energy CT, DECT)' 기반 평가 기준을 제시한 두 편의 연구를 국제학술지 Medicina에 게재했다고 밝혔다. 이번 연구에는 여의도성모병원 정형외과 이동환 교수와 은평성모병원 영상의학과 이신우 교수도 참여했다.

고령화와 활동성 증가가 맞물리면서 무릎 인공관절 치환술은 전 세계적으로 빠르게 늘고 있다. 특히 최근에는 인공관절과 뼈가 직접 결합되는 무시멘트형 수술이 젊고 활동적인 환자를 중심으로 확대되는 추세다. 이 방식은 장기 내구성이 뛰어난 장점이 있지만, 수술 당시 뼈 강도가 충분하지 않을 경우 인공관절이 제대로 고정되지 못하고 조기 해리로 이어질 수 있다는 위험이 따른다.

문제는 기존 골밀도 검사로는 이러한 '실제 무릎뼈의 강도'를 정확히 반영하기 어렵다는 점이다. 연구팀은 이 한계를 극복하기 위해 이중에너지 CT를 활용한 체적 골밀도(vBMD)와 실제 뼈 강도 간의 상관관계를 정밀 분석했다.

첫 번째 연구에서는 이중에너지 CT로 측정한 체적 골밀도가 실제 무릎뼈 강도와 밀접하게 연관돼 있음을 확인했다. 특히 특정 기준값을 적용할 경우 높은 민감도와 특이도로 무시멘트형 인공관절 수술에 적합한 환자를 선별할 수 있는 것으로 나타났다. 이는 기존 골밀도 검사로는 어려웠던 수술 적합성 평가를 보다 정밀하게 수행할 수 있음을 시사한다.

이어진 두 번째 연구에서는 CT의 감쇠계수인 HU(Hounsfield Unit) 수치와 수술 중 육안으로 평가한 골질, 그리고 실제 뼈 강도 간의 관계를 분석했다. 연구팀은 수술 과정에서 절제된 대퇴골 골편을 활용해 압입실험을 진행하고, 이를 통해 측정된 실제 파괴 강도와 영상 수치를 비교했다.

그 결과 CT HU 수치는 실제 뼈 강도와 매우 강한 상관관계를 보였으며, 특정 기준을 적용하면 90% 이상의 정확도로 수술 적합성을 예측할 수 있는 것으로 확인됐다. 또한 수술 중 적용한 시각적 골질 평가 등급 역시 실제 뼈 강도와 높은 일치도를 보였다.

고인준 교수는 "이번 연구는 허리나 골반 중심의 기존 골밀도 평가에서 벗어나, 무릎 자체의 뼈 강도를 직접 반영하는 영상 기반 지표가 무시멘트형 인공관절의 성공 여부를 결정짓는 핵심 요소임을 입증한 것"이라고 설명했다. 이어 "수술 전 CT 기반 수치로 1차 선별을 하고, 수술 중 시각적 평가로 최종 판단을 내리는 환자 맞춤형 전략이 가능해졌다"고 말했다.

이동환 교수 역시 "영상 데이터와 실제 하중을 견디는 뼈의 물리적 강도를 정량적으로 연결한 근거를 제시했다는 점에서 의미가 크다"며 "무시멘트형 인공관절 수술의 안전성과 성공률을 높이는 중요한 전환점이 될 것"이라고 강조했다.

연구팀은 향후에도 정밀의료 기반 인공관절 치료 전략을 고도화하고, 환자별 맞춤형 수술 기준을 확립하기 위한 후속 연구를 이어갈 계획이다.