[첨단 의용생체공학 기술 리뷰](7)임플란트

　‘임플란트(implant)’란 인체내 척추·뼈에 골절이 오거나 관절염 등 뼈에 병리적인 질환이 발생할 경우 신체장애가 오지 않게끔 인체에 삽입, 이를 지지하는 인공뼈 역할을 한다. 이처럼 임플란트를 이용한 척추고정술 등의 의료시술은 약 80년의 역사를 지니고 있지만 체내에서 부작용을 일으키는 생체재료 개발의 부재로 인해 발전속도가 매우 더뎠다.

　그렇지만 순수 티타늄(Ti)·티타늄합금 등 생체에 적합한 재료가 개발됨에 따라 임플란트를 이용한 치료술은 급격히 발전하고 있다. 인체는 금속을 쉽게 부식시킬 수 있는데 의료용 티타늄은 인체 뼈의 환경과 가장 근접해 탁월한 생체 적합성을 갖고 있기 때문이다. 따라서 인체삽입용 임플란트는 인체친화력·고정밀성 등 까다로운 기술을 요구하는 첨단분야라 할 수 있다.

　의료용 티타늄은 가공시 주위 산소와 반응을 잘 일으키는 특성이 있다. 이로 인해 티타늄 표면엔 미세한 부동태화 현상이 발생하고 동시에 부동태막이 형성된다. 결국 티타늄 표면에 부동태막이 형성되면 내마모성과 내부식성이 강해지고 생체에 적합한 제품으로 새롭게 탄생하게 된다.

　그러나 티타늄은 가공시 표면에서 발생하는 마찰열에 매우 취약, 열 발생을 억제하는 고도의 기술력과 상당한 노하우를 필요로 한다는 것이 기술 진입장벽으로 작용하고 있다.

　또 인체에 고착하기 위해 임플란트에 패인 나사선은 0.0001㎝의 오차범위를 허용할 수 없는 초정밀성을 요구한다. 만의 하나 0.0001㎝ 오차가 있는 임플란트를 인체에 삽입했을 경우 인체 내외부의 충격을 견디지 못해 힘의 균형을 상실하고 부러지기 때문이다.

　이에 따라 임플란트 모든 부분에 1200N(㎏중/F) 이상의 충격을 가해 변형부분을 개선하는 FEM(Finite Element Method) 분석기술이 각광을 받고 있다. 이를 통해 인체 내부 혹은 외부 힘에 대한 변형 가능성을 시뮬레이션해 인체에 적합한 나사선 형상과 뼈 접촉부위 등 임플란트의 디자인을 최적화할 수 있기때문이다.

　최근엔 외과수술 기법의 동향이 미세침습술법(minimal invasive surgery)으로 기울어짐에 따라 임플란트도 이같은 흐름에 맞춰 개발되고 있다. 미세침습술법이란 수술시 최소한으로 절개, 환자의 대량출혈을 막고 빠른 회복을 도울 수 있는 수술이다. 즉 척추 임플란트 교정수술을 할 경우 등 전체를 절개하는 대수술이지만 미세침습술법은 작은 구멍을 내면 수술을 간단히 끝낼 수 있다.

　따라서 스트라이커·존슨앤드존스·지머 등 유수 선진업체들은 미세침습술법에 적합한 더 소형화되고 더 정밀한 임플란트를 개발, 선보이고 있다. 또 국내의 첨단 임플란트 개발 움직임도 활발한 편이다.

　솔고바이오메디칼 김서곤 회장은 “임플란트는 금속을 인체 내에 삽입하는 것인 만큼 인체친화력이 가장 중요하다”면서 “인체친화력을 높이기 위해서는 정밀성과 재료 가공처리 기술을 더 높여야 한다는 점에서 임플란트의 초소형화는 업계의 최대 과제가 될 것”이라고 말했다.

　<안수민기자 smahn@etnews.co.kr>