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어깨팔꿈치관절 치료에도 AI, 재생의학 연구 활발

기사승인 2019-08-16  00:10:13

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- 건국대병원 어깨팔꿈치관절센터 기초연구 랩 확대 ‘주목’

   
▲ 건국대병원 어깨팔꿈치관절센터 정석원 교수

건국대병원 어깨팔꿈치관절센터의 AI, 재생의학 등 신의학 연구가 주목받고 있다.

지난해 인공지능을 통해 어깨뼈 골절을 자동으로 진단하고 분류하는 능력을 최초로 검증하고, 어깨 및 팔꿈치 수술 결과를 향상시키기 위한 분자생물학 연구 등 첨단 연구를 이끌고 있는 정석원 교수(정형외과)를 만나 무릎이나 척추에 비해 다소 덜 알려진 분야인 어깨팔꿈치 관절 질환에 대해 자세히 들어봤다.

 

어깨팔꿈치질환 대부분 보존적 치료…약 5%만 수술

“어깨 통증으로 인해 수술을 하는 경우는 드물고 보존적 치료 및 재활 운동 치료가 중요합니다. 이를 통해 완치를 기대할 수 있는 경우도 많고, 수술을 하는 경우에도 수술 이후 재활 운동이 기능 회복에 있어서 매우 중요하죠.”

정 교수에 따르며 어깨 및 팔꿈치 관절의 질환들 대부분은 보존적 치료가 기본인 질환들이며, 관절의 특성상 충분한 스트레칭과 근력운동으로 통증 완화와 기능 회복을 기대할 수 있다. 다만, 병의 진행이 예상되는 회전근개 완전파열이나, 적극적인 경기력 회복이 필요한 스포츠 선수의 경우, 보존적 치료에 실패하고 일상생활 및 스포츠 활동에 심한 제약을 주는 경우는 수술 대상이 된다.

어깨팔꿈치 질환별 환자 비율은 건국대병원을 기준으로 어깨 회전근개 질환자가 30%, 유착성 관절낭염(동결견, 오십견) 환자가 20%, 어깨 관절와순 및 이두건 병변 환자가 10%, 어깨 불안정증(탈구) 환자 5%, 팔꿈치 건증(엘보) 환자 10%, 어깨 팔꿈치 스포츠 외상 환자 20%, 어깨 팔꿈치 관절염 환자 및 기타 질환 5% 정도이다. 정 교수는 “센터에 매달 천 여 명의 환자가 방문하는데, 이 중 5% 이내에서만 수술을 진행하고 있다”고 전했다.

그렇다면 어깨·팔꿈치 관절 질환 중 가장 흔한 회전근개 파열과 일명 오십견이라 알려진 유착성 관절낭염의 증상은 어떻게 구분할까?

회전근개 파열은 통증이 어깨 바깥쪽이나 앞쪽에서 주로 나타나고 팔을 들 때 어깨 정도 높이에서 특히 아프고 힘이 빠지는 특징이 있는 반면, 오십견은 통증이 발생하는 부위가 명확하지 않고 어깨를 움직이는 모든 방향에서 움직임이 제한되는 특징이 있다고.

또한 회전근개 파열의 경우 파열의 크기가 작다면 보존적 치료가 되지만, 파열의 크기가 큰 경우는 수술적 치료의 대상이 된다. 이에 비해 유착성 관절낭염의 경우는 기본적으로 보존적 치료의 대상이고, 관절낭의 염증을 가라앉히기 위해 약물치료 및 필요시 주사치료를 시행하고 스트레칭을 중심으로 한 재활운동을 통해 굳은 어깨의 관절운동범위를 늘려주는 것이 치료의 방향이다.

그러나 회전근개 파열은 재파열율이 대략 10-20%정도로 많은 편이다. 이에 정 교수는 “재파열 위험을 낮추기 위해 건국대병원에서는 삼중 교량형 봉합술, 다양한 봉합 긴장 완화 술식 등 최선의 수술적 술기를 사용하고 있다”며, 또한 “필요시 봉합부위에 인조이식물 삽입, 재생인자 주입 등을 시행하기도 하며, 다양한 전신적 재파열 인자들의 수술 전후 조절을 통해 재파열율을 낮추는 노력을 하고 있다”고 전했다.

특히 정 교수는 연구를 통해 이같은 재파열의 인자들(흡연, 당뇨, 골다공증, 고지혈증)을 세계 최초로 밝힌바 있다.

 

인공지능, 재생의학, 3D프린팅 등 연구 활발

정 교수는 지난해 인공지능 딥러닝 알고리즘을 통해 어깨뼈 골절을 자동으로 진단하고 분류하는 능력을 최초로 검증해 국제학술지 ‘Acta Orthopaedica’에 발표한 바 있다.

연구에서는 1891명의 환자의 근위상완골 X-ray 필름을 기반으로 인공지능 모델을 사용해 골절 진단을 한 결과, 정확도가 96%(민감도(sensitivity) 0.99, 특이도(specificity)0.97)에 달한다는 것을 확인한 것.

이 연구는 세계에서 두 번째로 인공지능을 정형외과 영역에 도입한 연구로, 짧은 기간에 매우 많이 인용되며 이후 연구를 선도하고 있다. 연구 이후에도 한국과학기술연구원 김영준 박사팀과 함께 어깨 회전근개 질환 진단에서 MRI 3차원 영상을 이용한 인공지능의 효과를 검증하여 우수한 결과를 확인했다. 이러한 3차원 영상을 이용한 근골격계 질환의 자동 진단은 최초이며, 산업화도 추진 중이다.

이 밖에도 임상적으로 어깨 회전근개 질환의 결과에 영향을 미치는 다양한 인자들을 최초로 밝혀내었고, 어깨 및 팔꿈치 수술 결과를 향상시키기 위한 성장인자나 인조물 삽입, 개선된 수술술기 및 주사방법 등 다양한 방법들에 대해 연구논문을 발표해 왔다.

또한 수술적 치료에도 불구하고 해결되고 있지 않았던, 회전근개 근육 지방변성 및 근위축 문제에 대한 분자기전을 최초로 밝혀내었고, 이를 호전시킬 수 있는 방안을 찾아 연구논문을 보고하기도 하는 등 인공지능 및 분자 생물학적 연구 등 첨단 연구에 집중하고 있다.

문선희 기자 kmedinfo@hanmail.net

<저작권자 © 의료정보 무단전재 및 재배포금지>
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