무릎인공관절, 디자인과 보형물에 따른 차이점은?

무릎은 신체에서 가장 큰 관절 중 하나이며 매일 일어나는 일상생활을 위해서는 건강한 무릎이 필수적이다. 무릎은 대퇴골과 경골, 슬개골로 이루어져 있으며, 이 세 개 뼈의 각 끝에는 뼈를 보호하고 뼈와의 마찰을 원활하게 해주는 관절 연골이 있다. 대퇴골과 경골 사이에 존재하는 반월상 연골은 c 모양의 연골로 충격 흡수하고, 인대들과 연골은 무릎 관절을 지지, 무릎이 좌우 혹은 앞뒤로 빠지는 것을 제한한다.

무릎이 퇴행성 관절염, 류마티스 관절염, 무혈성 괴사증, 이차성 관절염, 관절 운동장애, 선천성 관절장애, 관절 주위 종양 및 골절 등으로 정상적인 기능을 하지 못하고 통증과 함께 운동 제한, 변형 등이 있는 경우 손상된 관절을 제거하고 인공 금속 보형물로 대체하는 무릎 인공관절 수술을 하게 된다.

현실적으로 무릎은 매우 복잡한 구조로 되어 있어 자연스럽고 불편하지 않은 인공관절수술은 결코 쉽지 않은 수술이다. 하지만 최근 인공관절은 무릎의 복잡한 기능들에 대해 인지를 하여 좀 더 정상 해부학에 가깝게 개발이 되어 현재 150개 이상 디자인의 인공관절이 사용되고 있다.

▲ 인공관절 디자인의 종류와 특징은?

1. 대퇴원위부

금속 대퇴 보형물은 대퇴원위부를 감싸는 형태로 되어 있는데, 정상 원위부처럼 활차가 있어 슬개골이 움직일 수 있게 디자인되어 있다.

2. 경골근위부

대부분의 경골 금속 보형물은 편평하게 되어 있는 것이 일반적이다. 그 위에 강하고, 질긴 플라스틱으로 만들어진 보충물이 얹혀지게 되며, 보형물의 안정적인 고정을 위해 경골 중앙부로 삽입되는 손잡이 부분이 있다.

3. 슬개골 밑면부

슬개골 보형물은 돔 모양의 폴리에틸렌이란 플라스틱으로 정상 슬개골과 유사하게 디자인되어 있으며, 모든 금속 보형물은 플라스틱과 같이 움직이게 디자인되어 있어 매끄러운 움직임이 가능하다.

4. 후방 안정 보형물

후방 안정 보형물 디자인에서는 경골 보형물의 쿠션인 플라스틱 모양이 대퇴 보형물에 맞아 들어가게 가운데 기둥이 있다. 후방십자인대가 제거되어야 구성물이 뼈와 부착할 수 있는 디자인으로 모든 구성물이 후방십자인대의 기능이 들어 있게 디자인되어 있어 대퇴골이 경골에 대해 너무 전방으로 빠지지 않게 한다.

5. 십자인대 보존형

이름처럼 후방십자인대를 제거하지 않는 디자인으로 경골의 쿠션 가운데 기둥이 없으며 후방십자인대가 건강한 관절염 환자에게 시행되는 보형물이다.

▲ 고정형 vs. 가동형 인공관절 보형물의 차이점은 무엇일까?

1. 고정형

경골의 플라스틱 부분이 경골 금속 보형물에 단단히 고정되어 있는 보형물로 대퇴 금속 보형물이 이 쿠션에 돌아가게 되어 있다. 과도한 움직임이나 부하에 의해 고정형이 마모가 빨리 일어나게 되어 경골과 대퇴골 보형물의 해리를 유발할 수 있다. 따라서 젊고, 활동량이 많으며, 과체중인 사람은 가동형 보형물이 추천된다.

2. 가동형

고정형과 마찬가지로 가동형 보형물도 세 개의 구성물로 구성되어 상대적으로 더 자연스러운 관절의 형태이다. 가동형인 경우 폴리에틸렌 보충물은 경골 보형물에 대해 고정이 되어 있지 않고 그 위에서 돌아갈 수 있으며, 고정형보다 무릎이 더 내측, 그리고 외측 방향으로 회전할 수 있게 되어 있다. 고정형과 비교하면 가동형 보형물은 무릎 주변 인대들의 지지가 더 필요한 보형물이다.

▲ 보형물의 재질은 무엇일까?

보형물 중 금속 부분의 보형물은 티타늄이나 코발트 크롬으로 되어 있으며, 플라스틱 부분은 초고분자량 폴리에틸렌으로 만들어졌다. 구성물의 재질은 생체에 적합한 물질로 거부반응이 없어야 하며, 대체하려는 정상적인 해부학 구조를 재현해야 하고, 구성물의 모양과 힘을 오랜 기간 유지하는 등의 조건을 만족해야 한다.

▲ 무릎관절을 보호하는 생활습관은?

정상 체중을 유지하고, 한쪽 다리에 체중을 싣는 습관은 피하는 것이 좋다. 체중이 무릎관절에 전달되지 않는 자전거 타기, 수영, 천천히 걷기 등 적당한 운동으로 근육을 강화하고 관절 운동 범위를 유지하되, 지나치게 많은 보행이나 달리기, 에어로빅, 테니스, 등산 하행 시 뛰는 것 등은 연골손상의 위험이 많으므로 주의한다. 또한, 식이 요법이나 약물 요법을 통한 퇴행성관절염의 예방은 현재까지 확실히 검증된 방법이 없으므로 이와 같은 방법에 의존하지 않도록 한다.

<참조 = 대한정형외과학회>