R.노두현정형외과와 연구 이야기
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힘찬병원 심포지엄

시멘트리스 로봇 TKA

노두현 · 서울대학교병원 정형외과

현대적 시멘트리스 삽입물의 근거와 한계를 검토하고, 로봇·기능적 정렬을 이용한 계획과 수술 과정, 환자 선택의 원칙을 설명합니다.

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시멘트리스 TKA의 재등장: 설계와 초기 안정성

수술실에서 촬영한 다공성 경골 삽입물의 골 접촉면
다공성 경골 삽입물의 표면. 생물학적 고정은 재료·설계와 초기 안정성이 함께 뒷받침되어야 합니다. 사진: 노두현.

시멘트 고정 TKA는 오랫동안 신뢰할 수 있는 표준 치료였습니다. 그럼에도 더 젊고 활동적인 환자가 늘고 삽입물에 요구되는 사용 기간이 길어지면서, 골과 삽입물이 직접 결합하는 생물학적 고정의 가능성을 다시 살펴보게 되었습니다. 이 강의에서는 시멘트리스라는 고정 방식 자체보다, 어떤 설계와 수술 조건에서 좋은 결과를 얻을 수 있는지에 초점을 맞추었습니다.

초기 시멘트리스 TKA의 실패에는 불충분한 다공성 코팅과 초기 고정, 경골 구성품의 침하, 폴리에틸렌 잠금 기전과 금속 지지 슬개골의 문제 등이 함께 작용했습니다. 현대적 고다공성 금속과 3차원 프린팅 설계는 이러한 약점을 개선하는 방향으로 발전했습니다. 그러나 골이 자라 들어갈 표면이 있어도 처음부터 안정적인 골 접촉과 압박 고정이 확보되지 않으면 생물학적 고정은 성공하기 어렵습니다.

등록자료는 설계·환자군·평가 지표를 함께 봐야 합니다

Nam 등의 AJRR 분석은 65세 이상 일차 TKA에서 3차원 프린팅 시멘트리스 경골 구성품 28,631례, 다른 시멘트리스 구성품 7,577례, 시멘트 구성품 550,133례를 비교했습니다. 환자-시간 기준 연간 재치환 발생률은 각각 0.31%, 0.40%, 0.34%였습니다. 특정 현대적 설계의 유리한 중기 결과를 보여 주지만, 등록자료의 관찰 비교이므로 모든 시멘트리스 삽입물이 우월하다는 결론으로 확대할 수는 없습니다.

반대로 Mohammad 등의 영국 등 국가관절등록자료 성향점수 매칭 연구에서는 총 44,954개의 무릎을 비교했고, 재치환을 평가 지표로 한 10년 생존율은 시멘트 96.0%, 시멘트리스 95.5%였습니다. 두 군 모두 높은 생존율을 보였지만 시멘트리스군의 재치환 위험은 조금 높았습니다. 따라서 등록자료를 읽을 때에는 설계 세대, 환자 선택, 추시 기간과 함께 재치환·재수술·무균성 이완 가운데 무엇을 평가했는지 구분해야 합니다.

로봇과 기능적 정렬: 계획을 정밀하게 구현하는 도구

대퇴골과 경골의 삽입물 위치·회전·절제량을 확인하는 Stryker 계획 화면
로봇 수술의 삽입물 계획 화면입니다. 표시된 각도와 절제량은 개별 계획의 예시이며 보편적 목표값이 아닙니다. 화면: Stryker. 제공: 노두현.

시멘트리스 고정에서는 절삭면의 적합성과 초기 안정성이 특히 중요합니다. 로봇 플랫폼은 골 절삭 전에 삽입물의 크기와 위치, 회전, 후방 경사와 절제량을 확인하고 수술 중 간격 정보를 계획에 반영하는 데 도움을 줍니다. 저는 로봇의 가치를 장비 자체가 아니라, 계획과 실제 수술 사이의 차이를 확인하고 줄이는 과정에서 찾습니다.

기능적 정렬은 환자의 본래 정렬과 관절선, 연부조직의 특성을 고려하면서 운동 범위에 걸친 안정성을 추구합니다. 골 절제량과 삽입물 위치를 조정하여 불필요한 연부조직 유리를 줄이는 것이 목표입니다. 시멘트리스 고정과의 결합은 골 접촉과 하중 전달을 함께 고려할 수 있다는 점에서 매력적이지만, 기능적 정렬이나 CR 설계가 모든 환자의 장기 생존율을 높인다고 단정하지는 않습니다.

수술 과정: 추적 장치, 골 등록, 간격 평가와 삽입

수술포로 덮인 무릎에 골 핀과 광학 추적 배열을 설치하는 수술 장면
골 핀과 추적 배열을 설치하는 단계입니다. 등록과 절삭의 기준이 되는 추적 장치를 안정적으로 고정합니다. 사진: 노두현.
탐침을 대퇴골 표면에 대어 골 등록을 수행하는 수술 장면
탐침으로 골 표면을 등록하고 계획과 실제 해부학의 일치를 확인합니다. 등록 확인을 마친 뒤 다음 단계로 진행합니다. 사진: 노두현.
삽입 기구를 이용해 무릎 인공관절 구성품을 안착시키는 수술 장면
경골·대퇴골 삽입물을 삽입하는 단계입니다. 계획된 위치뿐 아니라 실제 골과 삽입물의 안정적인 접촉을 확인합니다. 사진: 노두현.

저는 먼저 계획을 확인한 뒤 일반적인 접근법으로 수술을 시작하고, 골 핀과 추적 배열을 설치합니다. 다음으로 골 표면을 등록하고 등록 결과를 확인하여 가상 계획이 실제 해부학과 일치하는지 점검합니다. 이 단계는 이후의 절삭과 삽입물 위치 판단의 기준이 되므로, 등록을 마쳤다는 사실보다 등록이 정확한지 확인하는 과정이 중요합니다.

골극을 제거한 뒤 초기 간격을 측정하고 골 절삭과 균형을 조정합니다. 경골·대퇴골 구성품을 삽입할 때에는 화면상의 계획뿐 아니라 실제 절삭면과 삽입물의 접촉, 안착과 초기 안정성을 확인합니다. 경화된 골과 약한 골은 서로 다른 문제를 만들 수 있으므로, 수술 중 골 상태를 함께 평가하며 고정 방식을 판단합니다.

환자 선택과 장기 추시가 최종 판단의 중심입니다

젊고 활동적인 환자, 남성, 높은 BMI의 환자에서 시멘트리스 고정의 장점을 시사하는 보고가 있습니다. 그러나 연령·성별·BMI의 한 가지 수치만으로 고정 방식을 결정하지는 않습니다. 골의 질, 변형, 수술 중 확보할 수 있는 초기 고정, 삽입물 설계와 환자의 활동 목표를 함께 봐야 합니다. 골다공증이나 불충분한 압박 고정이 우려되는 상황에서는 시멘트 고정의 장점도 신중하게 고려합니다.

로봇 정밀도와 임상적 생존율은 별도의 평가 대상입니다. Kirchner 등의 AJRR 후향적 연구는 65세 이상 골관절염 환자의 시멘트리스 TKA 9,220례를 분석했으며, 로봇 사용이 2년 내 재치환을 줄인다는 근거를 확인하지 못했습니다. 현대적 시멘트리스 TKA의 단기·중기 결과는 고무적이지만 장기 자료는 더 축적되어야 합니다. 저는 초기 고정의 질을 높이는 수술과 지속적인 추시를 함께 강조합니다.

강의와 연결한 논문

  1. Nam 등, 2023: 3차원 프린팅 시멘트리스 경골 구성품의 AJRR 중기 결과
  2. Mohammad 등, 2021: 시멘트·시멘트리스 TKA의 국가관절등록자료 매칭 비교
  3. Kirchner 등, 2025: 시멘트리스 TKA에서 로봇 사용과 2년 재치환
  4. Oussedik 등, 2020: TKA 정렬과 기능적 정렬의 개념
  5. AJRR 2025 연례 보고서
  6. AOANJRR 2025 연례 보고서