보건타임즈 : 로봇닥 사용한 인공슬관절치환술(1편~3편)

[1편] 인공슬관절치환술

[2편-1] 로봇수술

http://www.bktimes.net/detail.php?number=5756&thread=31r02

[2편-2] 로봇수술

http://www.bktimes.net/detail.php?number=5750&thread=31r02

[3편] 수술 후 예후

http://www.bktimes.net/detail.php?number=5749&thread=31r02

Robodoc은 외과적 수술에 사용된 최초의 능동적인 로봇이다. 처음 개발은 1986년 시작됐지만 실질적인 미국 FDA 승인을 위한 연구는 1994~1995년에 시작됐고, 독일에서의 사용은 1994년부터 시작됐다.

◆ 미 FDA 승인 위한 무작위연구 진행 중
아직 미국 FDA의 승인이 이루어지지는 않았지만 현재 승인을 위한 무작위 연구가 진행 중이며, 그 결과물이 최근 출간되기 시작했다.

이 시스템은 대퇴 삽입물의 종류, 크기, 위치의 선택과 이를 위한 정확한 대퇴 골수강의 준비를 위해 사용되고 있으며, 수술 전에 모든 것을 계획하는 컴퓨터 워크스테이션(ORTHODOC)과 실제수술을 시행하는 로봇(RBODOC)로 이루어져 있다.

술 전 계획은 미리 촬영한 3차원 전산화 단층촬영을 사용하는 volume-image기반이며, 계획시에는 한 화면에 세 평면의 영상을 동시에 보며 시행하는 multislice법을 채택하고 있다.

현재는 대퇴측만 사용이 가능하고 전통적인 해부학적 주대로부터 현대적인 Zweymuller주대에 이르기까지 광범위한 영역의 프로그램이 있지만 현재 사용할 수 있는 시스템의 종류는 일부로 한정돼 있다.

계획시에는 비구삽입물의 크기, 고관절 회전중심, 하지 길이 정렬을 위한 골두의 직경과 길이, 대퇴 삽입물의 종류와 크기, 삽입깊이 및 경부절골부의 위치 등의 선정이 가능하며 이렇게 계획한 내용은 CD-ROM등의 저장장치에 담겨 수술장으로 이송되어 사용 후 저장된다.

이송된 자료는 수술실내의 robot operating system으로 옮겨진다. 수술실에서 환자가 준비되는 동안 로봇내의 기구에 대한 인식과정인 calibration을 시행한다.

◆수술 방법
수술시 선호하는 방법에 따라 환자의 고관절에 접근하여 탈구 시킨 후 clamp, shanz screw 형태의 기구를 사용해 환자의 대퇴골을 로봇에 결합시킨다. 그 이후 전술한 CT기반의 네비게이션과 마찬가지로 paired-matching과 surface registration을 혼합한 방법을 사용하여 등록을 한다.

이때 정확한 등록을 위해 일정길이 이상의 대퇴경부가 필요하며, 만일 고관절이형증에 따른 심한 관절염과 같이 경부의 외상방이 매우 짧고, 골극이 광범위하게 분포되어 있는 경우는 등록에 실패하거나 어려움을 겪을 수 있어 주의가 필요하다. Calibration과 Registration을 마치면 이 두 과정을 확인하는 검산과정을 거치며 이를 통해 수술준비를 완료한다.

로봇수술에 있어 대퇴골의 고정은 가장 필수적인 요소다. 만일 수술 중 대퇴골이 일정범위 이상 움직이게 되면 이전에 등록한 환자의 실제 대퇴골과 로봇내의 저장 이미지가 일치하지 않게 돼 문제가 발생할 수 있다.

과거에는 이를 보완하기 위해 환자의 대퇴골 일부에 핀을 설치한 채로 전산화 단층촬영을 시행해 골의 움직임이 발생하면 이 핀을 찾고 등록을 반복해 원래 위치를 찾았다.

이 방법은 환자가 두 번 마취되어야 하는 단점이 있어 현재 사용되지 않는다. 지금은 환자의 대퇴골에 두 개의 위치 인식용 핀을 설치하고, 초기 등록에 이들을 포함시켜 등록하면 대퇴골이 움직이더라도 이 지점만을 등록하면 나머지 점들이 모두 원위치로 회복되는 방법을 도입하여 움직임에 상관없이 자유로운 수술이 가능해졌다.

검산과정까지 모두 마치면 로봇수술이 시야로 들어와 환자의 대퇴골을 절삭한다. 이 과정에 걸리는 시간은 사용되는 주대의 크기에 따라 다르지만 약 15~20분 가량 소요된다.

원래 로봇의 인공고관절 치환술은 대퇴골의 준비가 힘든 해부학적 형태의 주대에 적합하도록 도입됐다. 지금도 일본을 포함한 여러나라 및 병원에서는 주로 ‘Fit and Fill'개념의 해부학적인 주대를 주로 사용하고 있지만 최근의 초점은 직선형의 현대적인 주대에 맞추어져 있고, 다양한 삽입물을 위한 프로그램을 준비하고 있는 것으로 알려져 있다.

대퇴부의 준비가 끝나면 로봇을 해체하고 비구측을 일상적인 방법으로 수술한다. CAOS의 발전에 따라 일본을 중심으로 일부 ROBO-NAVI, 즉 대퇴측은 로봇수술로 비구측은 CT-기반의 네비게이션으로 수술하는 방식이 소개되고 있지만 아직 peer-reviewed journal에 그 결과가 발표된 것은 없다.

이미 수술 전 준비과정을 통해 여러 고려사항이 결정된 상태이므로 대부분 수술에서 대퇴측에 대해서는 trial을 사용하거나 길이 등에 대한 다른 고려를 하지않고 바로 실제 주대를 삽입한다.

◆ Robodoc-안전하고 효과적, 위험도 전혀 없어
136례를 대상으로 한 미국내 FDA trial에서 임상적인 지표는 Robodoc군과 대조군의 차이가 없었지만 방사선학적으로 주대의 fit과 정렬이 로봇군에서 통계적으로 유의하게 우수했다.

두 군간의 합병증에서 통계적 차이가 있는 것은 수술 중 대퇴골절(균열포함)로 로봇 군에서는 한예도 발생하지 않았다.

독일에서 900례를 대상으로 한 연구에서도 마찬가지로 수술 중 대퇴균열은 발생하지 않았다. 이 보고에서는 고관절 재치환술시 시멘트의 제거에 로봇을 사용하여 쉽고 간단히 수술을 시행했다는 30례가 정리되어 로봇의 또 다른 운용을 소개하고 있다.

로봇을 이용한 인공고관절 전치환술 도입의 역사는 20년을 경과하고 있지만 증례의 수나 보고는 적다. 그렇지만 지금까지의 결과로 보아 Robodoc은 안전하고 효과적이며, 수술 시 대퇴골 골절의 위험이 전혀 없으면서도 주대의 정렬과 fitting을 정확히 할 수 있는 또 하나의 대안이라고 볼 수 있다.