◎「금속삽입물 고정술」 비약 발전/결합강도 높이려 사람뼈성분 표면처리도 가능/플라스틱컵 마모 뼈 녹게하는 부작용 “해결 과제”질병이나 손상으로 인해 제기능을 못하고 통증을 유발하는 관절을 인공적으로 대치하려는 노력은 꾸준히 계속돼 왔다. 고관절(골반관절)의 경우 58년 영국의 존 찬리에 의해 스테인리스강과 테플론으로 된 인공관절을 이용, 대퇴골두와 비구(골반의 바깥쪽 아래에 있는 오목한 부분)를 모두 대치하는 방법이 처음 시작됐다. 현재는 코발트―크롬 합금이나 티타늄 합금으로 된 금속 삽입물을 부착시키고 그 사이에 고밀도 폴리에틸렌 컵을 넣어 금속 두부와 플라스틱 컵 사이에 관절운동이 일어나게 함으로써 거의 정상적인 관절활동이 가능해졌다.
그러나 문제점은 있다. 금속삽입물을 뼈에 고정시키는 것이 하나의 어려움이며 다음은 금속두부와 플라스틱 컵 사이의 관절운동 결과 발생하는 플라스틱의 마모가 문제이다.
금속삽입물을 고정시키는 데는 두가지 방법이 사용된다. 하나는 골시멘트로 뼈와 삽입물을 단단히 결합해 고정시키는 방법이다. 골시멘트를 사용하지 않을 경우 삽입물의 표면을 500㎛이하의 무수한 미세공으로 만들어 그 속으로 뼈가 자라 들어가게 함으로써 고정시키는 방법이 있다. 최근에는 인체의 뼈 성분인 수산화 인회석으로 삽입물의 표면을 처리해 뼈와의 결합을 더 빠르고 강하게 하는 방법도 개발됐다. 이처럼 금속삽입물을 뼈에 고정시키는 문제는 비약적인 기술발전으로 거의 해결단계에 이르렀다고 할 수 있다.
그러나 인공관절의 마모는 아직까지 해결되지 않고 있다. 금속 두부와 플라스틱 컵의 마찰은 하루에도 수없이 일어나는데 마찰에 의한 플라스틱 컵의 마모도 문제지만 이 때문에 발생하는 미세한 플라스틱입자가 주위의 골조직에 흡수돼 일어나는 조직반응이 더 문제가 된다. 플라스틱 입자가 뼈에 흡수되면서 사이토카인(Cytokine)이란 물질이 나와 뼈를 녹이는 것이다. 골이 용해되면 뼈와 삽입물의 고정이 약해지고 이후의 재수술도 어렵게 만든다. 플라스틱 입자의 생성을 막기위해 마모에 강한 금속두부와 금속 컵의 조합도 개발돼 있다. 그러나 같은 물질사이의 마찰계수는 다른 물질보다 더 높다.
현재 사용되는 인공관절중 바람직한 조합은 티타늄 합금을 대퇴골과 비구측에 고정하고 관절면에는 세라믹 두부와 고밀도 폴리에틸렌 컵을 사용하는 형태이다. 앞으로 개발돼야 할 이상적인 인공관절은 뼈와의 결합을 단단히 하면서 마찰을 최소화해 플라스틱 입자의 생성을 억제할 수 있어야 한다. 따라서 마찰계수가 작으면서 단단한 세라믹을 두부뿐 아니라 컵에도 쓰는 방법, 지금보다 마모에 더 강한 플라스틱이나 마찰계수가 작으면서 단단한 새로운 금속을 개발하는 연구가 계속돼야 할 것이다.<김영민 서울대의대교수·서울대병원 정형외과>
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