골절 수술용 기구 - 국내 등록
안와골절은 사고, 폭행, 운동 등으로 눈, 눈 주위, 뺨 등의 얼굴 부위에 충격이 가해져 발생하며, 해부학적 구조상 안와 하벽과 내벽의 얇은 뼈 두께로 인해 안면부 수상에서 쉽게 발생하는 질환이다. 적절한 치료를 하지 않을 경우, 안구 운동장애, 복시, 안구함몰이 지속되어 삶에 큰 불편함을 초래할 수 있으며, 또한 수술 시기가 너무 늦어지면 손상된 안와 조직에서 흉터가 생기기 시작하여 수술 난이성이 증가하고 결과 악화 가능성이 있다. 일반적으로 수술은 골절된 파편을 제거하거나 골절부를 원형으로 복구하고 인공보형물로 안와를 재건해주는 것으로, 그림 1과 같이 주걱 형태의 수술기구를 안구 아래 공간으로 삽입하여 골절부의 뼈를 견인하는 식으로 진행되는데, 이때 주걱 형상의 수술기구는 몸체가 직선형으로 되어 있어서 안구 하부 진입에서 안구에 손상을 가할 수 있으며 안구 손상을 피하기 위해 진입각도를 작게 (수평 기준) 할 경우에는 골절부 도달이 용이하지 않는 단점이 있다.
▲그림 1. 안와골절 수술
이러한 복잡한 수술부 접근경로와 골절된 뼈를 적절하게 견인하기 위한 기구의 개발은 수술의 안전성 보장, 수술결과의 질적 향상, 수술시간 단축 등의 측면에서 필 수적이다. 소개하고자 하는 발명은 이러한 수술을 수행하기 위한 그림 2와 같은 개념을 가진 전용 도구에 대한 설계이다. 이너 바디 (inner body, 오렌지색)는 한방향으로 미리 굽어져 있는 (pre-curved) 수술도구로 역시 미리 굽어져 있는 아우터 바디 (outer body, 파란색)인 튜브 내에 삽입되어 있으며 이너 바디는 탄성으로 인해 삽입 시에는 아우터 바디의 굽혀져 있는 형상 대로 유지되어 있다. 이를 위해 아우터 바디는 충분한 강성을 가지고 있고 이너 바디와 아우터 바디의 원래 굽은 형상은 반대 방향이다.
▲그림 2. 기구 동작 개념
후단부의 조작장치를 작동하여 이너 바디를 돌출 시키게 되면 이너 바디 고유의 굴곡 특성이 살아나면서 아우터 바디의 굴곡방향과는 반대 방향으로 굴곡이 생성된다. 즉, 이너 바디와 아우터 바디 전체의 형상이 S자가 된다. 이러한 특성은 안와골절 수술에서 초기 골절부 진입 시에 아우터 바디의 굴곡 만으로 접근할 수 있도록 하며 (이 때 이너 바디는 아우터 바디 내에 삽입), 재건작업을 수행할 때는 이너 바디가 돌출되면서 골절된 뼈를 들어올릴 수 있게 된다.
이러한 개념에 근거하여 그림 3에서 시작품의 예시를 보여준다. 예시에서는 이너 바디를 돌출 시키기 용이한 구조의 손 또는 손가락 조작장치를 포함하고 있다. 조작장치는 사용자의 편의에 따라 다양하게 설계될 수 있으며 필요에 따라 전동화도 가능하다.
▲그림 3. 안와골절 수술기구 구조의 예시
이너 바디 말단부 (distal tip)의 구조 또한 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 그림 4에서 보는 바와 같이 분리된 두 개의 와이어를 적용할 수도 있고 하나로 연결된 형태로 U자와 같이 구성할 수도 있다. 이는 골절 형태에 따라 최적의 구조를 선택할 수 있도록 다양한 형상으로 확장가능함을 의미한다.
▲그림 4. 수술기구 말단부 형상
성형외과 최종우 교수, 정우식 교수 등과 지속적인 논의를 통해 발명에서 제시한 개념구조는 다양한 형태의 시작품으로 제작되어 기능성 시험을 거쳤고, 현재는 인체 대상으로 수술 가능성을 확인하기 위한 시험과 제품으로 구현하기 위한 기술이전을 검토 중이다.
본 발명은 산업통상자원부 산업핵심기술개발사업 “수술용 의료기기 특화 임상현장 중심 개방형 기업연계 R&D 플랫폼 구축 및 제품 개발” (10052048)의 지원으로 진행되었다.
※ 문영진 부교수는 2015년부터 의공학연구소에 재직 중이다.
수술, 중재시술, 재활 등의 영역에 로봇 및 기구 메커니즘 기술을 적용하는 연구에 매진하고 있다. 로봇산업핵심기술개발사업, 범부처 인공지능바이오로봇 의료융합기술개발사업 등 시제품 개발을 통해 임상적 실용성을 목표로하는 과제 뿐만 아니라 새로운 기구구조를 활용한 로봇형 수술기구에 대한 연구와 같이 원천기술 개발을 주제로 하는 과제 등 다수의 국책과제를 수행중이다.