보철 무릎 관절부의 표면 처리기술(Surface engineering of prosthetic knee component)

전문가 제언

□ 인체에는 여러 가지 관절들이 있다. 이러한 관절들의 생물적 및 물리적 구조와 기능은 복잡하며 아직도 완전히 규명되어 있지 않다. 질병이나 사고로 인하여 관절의 기능에 이상이 발생하였을 경우 기능 회복을 위한 임상적인 치료법의 하나가 인공관절을 이식하는 것이다. 인공관절의 대표적인 관절은 고관절과 무릎 관절이다. 현재 인공 무릎관절 치환술은 기존의 무릎관절을 제거한 후에 코발트 크롬이나 티타니움 합금과 초고분자량 폴리에티렌(UHMWPE)로 만들어진 인공관절로 치환 시키는 것이다. 그러나 이러한 인공관절의 수명은 대략 10년 정도이다. 환자의 상태 및 시술자의 경험, 인공관절의 재질에 따라 많은 편차를 보인다. 이것은 기계적으로 복잡하고 혹독한 환경을 지닌 무릎관절의 특성 때문이다. 이러한 인공관절의 수명을 연장하기 위하여 새로운 재료가 개발되고, 마모를 줄이기 위한 표면 처리기술이 개발되고 있다. 본 논문에서는 보철 무릎 관절부의 표면 처리기술에 대한 마모 메커니즘, 마모 상대면의 사용되는 세라믹 재료, 표면 처리기술 공정과 응용을 서술하고 있다.

□ 인공 무릎 관절은 1950년부터 사용되기 시작하였다. 초기에는 힌지형태(Hinge Type)로 개발되었으나, 이들은 무릎의 복잡한 운동 중 미끄럼과 비틀림을 억제하는 형태로 환자의 운동에 상당한 제약을 초래하였다. 1970년대 후반에 와서 대퇴골부와 경골부가 분리된 형태의 인공관절이 널리 사용되기 시작하였다. 인공관절과 자연관절 사이에는 항상 생물학적 및 기계적 기능의 차이가 있다. 인공관절의 설계 및 제작은 이러한 차이를 최소화 시키는 것이 목적이며, 이를 위해서 의학자와 공학자의 긴밀한 협력이 필요하다. 인공관절에 응용되는 공학기술은 설계 및 해석기술, 재료의 가공 및 표면 처리기술, 최종 성능평가 기술 등이 있다.

□ 국내의 의공학 기술 수준은 세계 수준에 육박하고 있다. 현재 국내에서도 인공관절의 개발이 진행되고 있다. 학계(KAIST,포항공대, 연세대학교, 서울의대 등)에서 인공관절의 개발이 시도되고 있고, 현재는 보건복지부 선도기술 개발사업의 연구과제로 인공 고관절 및 인공 무릎관절의 국산화 개발이 진행 중이다. 정형외과 의료기기 생산업체는 현재 10여개에 달하며, 그 중 인공관절 개발을 추진하고 있는 업체는 3개 업체가 있다. 국내 보유기술은 3차원 형상/곡면 가공기술, UHMWPE 표면 처리기술, Co-Cr 합금 주조기술, Ti합금 기술, 금속재 연마기술 등이 있으나, 국내의 애로기술은 원재료 문제, Ti합금 진공단조 기술, Ti 다공 코팅 기술, 마모 및 운동 시뮬레이터 개발 기술 등이 아직도 미흡하다.

□ 현재 국내의 인공관절의 시장규모는 2000년 기준 약 1000억원 대에 달한다. 의료보험의 적용과 경제적 수준의 향상 및 노령인구의 증가로 인한 인공관절의 수요는 매년 20% 정도씩 증가할 것으로 추산하고 있다. 하지만 현재 국내 수요를 수입에 의존하고 있는 실정이다. 따라서 급증하는 수요의 증가를 대비하여, 기존 공학기술의 응용으로 국산화 개발에 박차를 가해야 할 것이다. 기술적으로는 인공관절의 국산화는 충분히 가능하다고 평가되고 있으며, 독창적인 기술의 창출도 기대할 수 있으므로, 연구 개발에 국가적인 지원이 절실히 요구된다.

저자

J. Nevelos

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

바이오

연도

2004

권(호)

11

잡지명

The Knee

과학기술
표준분류

바이오

페이지

163~167

분석자

주*호

분석물

• 보철 무릎 관절부의 표면 처리기술.pdf [188,628 byte]

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