연세사랑병원, 스카이브 개발 ‘AI·3D 맞춤형 인공관절 수술도구’ 평가유예 신의료기술 선정

[이데일리 이순용 의학전문기자]관절전문 연세사랑병원이 디지털헬스케어 기업 스카이브와 공동으로 개발한 ‘AI ·3D 맞춤형 인공관절 수술도구’가 보건복지부 신의료기술 유예 평가 대상으로 지정되었다.

환자의 무릎 구조를 3D프린터로 정밀하게 구현하는 ‘개인 환자 맞춤형 수술도구(PSI)’에 인공지능(AI)이 최적의 하지 정렬과 절삭 범위를 설정하는 ‘네비게이터’가 결합된 ‘OnKnee-U(TKR)’ 최신 기술로 임상 현장의 보급이 본격화될 전망이다.

무릎 인공관절 수술은 퇴행성 변화로 마모된 연골 대신 인공 구조물을 삽입하여 통증을 완화하고 보행 기능을 회복시키는 치료법이다. 그동안 규격화된 표준 수술 기구를 사용하는 것이 일반적이었으나, 환자마다 상이한 뼈의 모양과 변형 정도를 완벽히 반영하기에는 한계가 있었다.

이러한 제약을 극복하고자 연세사랑병원과 인공관절 전문기업 스카이브는 2017년부터 공동 개발해온 ‘3D 프린터 기반 개인 맞춤형 수술도구(PSI)’를 한 단계 더 고도화했다. OnKnee-U(TKR)는 최근 신의료기술 유예를 통과하며 2026년 3월 1일부터 2년간 임상 현장에서 공식적으로 사용이 가능해졌다.

신의료기술 유예란 안전성이 입증된 최신 의료기술이 임상 데이터 확보를 위해 진료 현장에서 우선 사용될 수 있도록 국가가 허용하는 제도다.

OnKnee-U(TKR)의 핵심은 지난 약 10년간 연간 2,000건 이상의 인공관절 수술에 3D 프린터 기반 PSI를 실전에 적용하며 축적한 대규모 임상 데이터를 AI 알고리즘에 통합했다는 점에 있다.

기존의 ‘PSI(수술도구)’는 환자의 무릎을 CT나 MRI로 촬영한 데이터를 바탕으로 뼈 모양을 3D 프린터로 복제해 수술 전 미리 끼워보는 일종의 ‘맞춤형 가이드’ 역할을 해왔다.

병원은 이미 오랜 기간 이 기술을 통해 ▲하지 정렬 분석의 정밀도 향상 ▲절삭 오차 최소화 ▲수술 시간 단축 ▲복잡 변형 교정의 정확도 개선을 구현해왔다. 이번에 유예를 통과한 OnKnee-U(TKR)는 여기에 핵심 기능인 ‘지능’을 더한 형태다.

기존의 수동식 가이드를 넘어 AI 기반의 정렬 분석·절삭 계획·변형 보정 알고리즘을 추가한 ‘네비게이터형’ 시스템으로 진화한 것이다.

마치 기성복 대신 맞춤 정장을 입는 것처럼 환자의 고유한 해부학적 구조에 밀착되는 도구를 사용하여 뼈를 깎아내는 절삭(뼈를 깎아내는 과정) 오차를 최소화하고 수술 시간까지 단축하는 효과를 거둘 수 있게 된 것은 AI의 정밀한 분석 덕분이다.

AI는 육안으로 확인하기 어려운 미세한 축 변형까지 정밀하게 포착하여 최적의 수술 지도를 그린다. 여기서 하지 정렬이란 골반부터 무릎, 발목에 이르는 다리의 축을 의미하며, 이 축을 정확하게 맞추는 것이 인공관절의 조기 마모를 방지하고 사용 수명을 연장하는 핵심 요소다. 단순한 가이드를 넘어 AI가 실시간 교통정보를 알려주는 네비게이터처럼 최적의 경로를 제시함으로써 물리적 오차를 최소화하는 결과를 기대할 수 있다.

이러한 맞춤형 시스템은 특히 수술 난도가 높은 환자군에서 임상적 가치가 크다. ▲다리 변형이 15도 이상인 경우 ▲외상 후 뼈의 모양이 뒤틀린 경우 ▲기존 금속판이나 나사가 삽입된 경우 ▲해부학적 기준점이 불분명한 복잡한 환자들이 주요 적용 대상이다. 이와 같은 사례에서도 AI는 정교한 계산을 통해 최적의 수술 경로를 제시한다.

고용곤 병원장은 “AI와 3D 프린팅의 결합은 고령화 시대에 급증하는 인공관절 수술의 질을 한 단계 높이는 중요한 전환점이 될 것”이라며, “철저한 임상 검증을 통해 환자들이 더욱 안심하고 정밀한 수술을 받을 수 있는 표준을 정립해 나가겠다”고 밝혔다.

AI를 활용해 무릎 구조를 3D로 정밀하게 구현하는 OnKnee-U(TKR).