고려대 안암병원 장우영, 최지혜 교수팀,

힘줄 수술 후 장기간 회복 모니터링 가능한 ‘무선 전자 봉합사’ 개발

고려대, 연세대, DGIST 공동연구팀 성과,

수술 후 정밀한 평가 통해 개별 맞춤 치료 효과 극대화 가능

고려대학교 안암병원 정형외과 장우영, 최지혜 교수팀이 힘줄 수술 후에 장기간 회복 모니터링이 가능한 무선 전자 봉합사를 개발했다. 연조직의 손상부위에서 회복정도를 인장각도 측정으로 정확하게 판단하여 개인별 맞춤형 치료의 기준을 수립할 수 있는 근거를 마련한 것이다.

스포츠활동 인구가 늘면서 스포츠손상을 입는 경우가 많아졌다. 대표적으로 아킬레스건 손상이 있는데, 끊어진 아킬레스건의 수술적, 비수술적 치료 및 재활에 있어서 재활 프로토콜은 병원 및 의사별로 다양한 기간으로 시행한다. 하지만 환자의 힘줄 회복 정도를 직접적으로 평가하며 그에 맞는 재활의 강도를 적용하기는 어려웠다. 평균적인 회복속도와 CT와 MRI, X-ray 등의 영상결과를 기준으로 치료 계획 및 재활을 시행하지만 개인별 치료상황에 맞추기 위한 연구가 요구되는 상황이었다.

최근 고려대학교 안암병원 장우영, 최지혜 교수팀이, 연세대학교 공과대학 서정목 교수팀, DGIST 이재홍 교수팀과 함께 수술 후에 장기간 회복 모니터링이 가능한 무선 전자 봉합사를 개발하고 동물실험을 통해 적용 가능성을 확인했다.

연구팀이 개발한 무선 전자 봉합사는, 센서를 활용해 재건된 연조직의 기능적인 특성을 장기간 모니터링하는 획기적인 기술개발의 결과다. 이 기술은 조직의 회복 속도를 정확하게 측정하고, 수술 후 합병증을 예측할 뿐 아니라 정밀한 치료 및 재활 계획을 수립하여 최상의 회복 가능성을 높일 수 있다.

유도코일, 송신부, 섬유센서, 봉합사 등 4가지 부분으로 나뉠 수 있는 무선 전자 봉합사는 생체적합성과 면역내성을 지닌 재료를 사용하여 체내 부작용을 최소화했다. 특히 유도코일을 통해 외부장비와 무선으로 장기간 모니터링 가능하여 비침습적으로 정밀한 검사결과를 얻을 수 있다.

연구팀은 아킬레스건이 손상된 동물모델에 무선 전자 봉합사를 적용했다. 12주 간 재건 조직의 회복정도와 기능적 특성을 모니터링했다. 무선 전자 봉합사에서 수집된 신호를 분석하여 조직의 회복속도와 정도를 정확하게 측정할 수 있었다.

최지혜 교수는 “회복 상황에 대한 부정확한 평가는 본인에게 맞지 않는 재활로 이어질 수 있으며, 완전한 회복이 어려울 수 있었다”고 설명하며 “이번 연구로 힘줄 수술 후 회복을 실시간으로 모니터링하여 체내 연조직 회복과정에 대한 이해를 더욱 높일 수 있었다”라고 말했다.

장우영 교수는 “수술결과의 평가 뿐 아니라 수술 후 관리에 혁신을 통해 환자들의 삶의 질을 향상시킬수 있을 것”이라며, “이번 연구의 성과를 더욱 개발하여 인체 내 아킬레스건의 회복 과정을 정확히 측정할 수 있다면 개별 환자에게 맞춘 시기적절한 치료를 시행할 수 있을 것이며 연구에 적용한 아킬레스건 뿐 아니라 연조직에서의 재건 및 재활의 효과를 높일 수 있는 중요한 계기를 만들 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구 ‘Postoperative Long-Term Monitoring of Mechanical Characteristics in Reconstructed Soft Tissues Using Biocompatible, Immune-Tolerant, and Wireless Electronic Sutures’는 나노과학분야의 권위있는 학술지인 ‘ACS NANO’ 최신호에 게재되었으며, 표지논문으로 채택되는 등 세계적인 주목을 받고 있다.