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골절 치료용 티타늄 금속섬유, 동물실험 성공


▲ 출처=셔터스톡

일본 연구팀이 세계 최초로 뼈에 손상을 가하지 않고 골절을 치료하는 티타늄 금속섬유 플레이트를 개발했다. 

골절은 뼈에 손상이나 스트레스가 가해지면 부러지거나 깨지는 질환이다. 골절 치료법으로는 석고붕대로 깁스를 두르는 방법이 일반적이나 심각한 경우에는 티타늄 재질 뼈를 이식한다. 하지만 금속 임플란트는 뼈를 손상시킬 수 있다.

플레이트나 나사 등 금속 임플란트로 보강된 뼈는 금속의 무게 혹은 응력차폐(stress shielding) 효과 때문에 골위축이 나타날 수 있다. 골위축이 나타나면 골밀도가 낮아져 결국 뼈가 약해진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 티타늄과 같이 탄성계수가 낮은 금속을 사용하는데, 티타늄은 보통 골절이 치료된 이후에 나타나는 응력차폐 효과를 유발한다. 게다가 티타늄 플레이트는 코발트크롬합금이나 스테인리스강 나사로 고정되기 때문에 서로 다른 금속이 접촉할 때 발생하는 산화로 인한 갈바니부식(galvanic corrosion)이 일어날 수 있다. 이러한 부식 과정에서 금속이온이 생성돼 뼈를 손상시키고 부작용을 초래할 수 있다.

일본 신슈대학 연구팀은 바로 이런 문제를 해결할 티타늄 금속섬유 플레이트를 개발해 동물실험단계까지 마쳤다. 티타늄 금속섬유 플레이트는 인체의 뼈와 성질이 비슷하다. 특히 강도가 비슷해 응력차폐 효과가 덜 나타난다. 또한 티타늄 금속섬유 플레이트는 기공성 소재로 만들어져 형태를 유지할 수 있기 때문에 재생 치료에 활용하기에 적합하다.

연구팀은 “티타늄 금속섬유 플레이트는 기존 티타늄 플레이트와는 달리 섬유 형태를 변형시키지 않고 실온에서 티타늄 섬유를 압착해 만든 것이다. 이를 통해 기존 티타늄 플레이트의 최대 단점을 보강할 수 있고 뼈 고정 및 뼈 조직 복구 치료에 다양하게 활용될 수 있다”고 설명했다.

골절은 뼈에 압력이 가해져 부러지는 현상으로 물리적 힘, 스트레스, 트라우마, 골다공증 등 기저 질환 등이 원인으로 작용한다. 골절은 즉시 치료하지 않으면 다음과 같은 합병증을 유발할 수 있다.

- 부정유합, 즉 뼈가 잘못된 위치에서 붙어버리는 부작용이 나타날 수 있다. 뼈의 길이가 정상보다 짧거나 돌아가거나 뒤틀리거나 구부러졌을 경우 발생한다.

- 어린이에게 다골절이 발생하면 뼈 성장이 늦어지거나 제대로 이뤄지지 않는다. 골절이 지속적으로 발생하거나 골절 후 제대로 치료하지 않으면 뼈 기형 및 여타 뼈 관련 질환으로 이어질 수 있다.

- 복합 골절일 경우 뼈가 부러진 자리에 피부도 함께 찢어진다. 피부가 찢어지면 골절이 발생한 곳으로 박테리아가 침투해 골절된 뼈나 골수를 감염시킬 수 있다.

- 혈액 공급이 불충분하면 무혈관성괴사가 발생할 수 있다. 뼈 조직이 괴사하면 고통이 수반되고 움직이기가 힘들어진다.

이러한 합병증을 예방하기 위해 제대로 된 골절 치료가 필수적이다. 골절 치료법은 골절이 발생한 위치와 중증도에 따라 달라진다. 골절 치료법은 다음과 같다.

1. 고정 시키기가 가장 흔한 골절 치료법이다. 부러진 뼈를 제 자리에 맞추고 뼈가 제대로 붙을 때까지 고정 시키는 것이다. 깁스나 부목으로 뼈를 고정시킨다.

2. 심한 골절일 경우 금속 플레이트, 나사, 골수 내 나사, 외고정 장치 등을 이식하는 수술을 한다. 

3. 물리 치료를 통해 부상 당한 부위의 뼈와 근육의 힘을 강화시킨다. 뼈가 모두 붙은 후에 진행한다.

4. 뼈가 스스로 회복되지 않을 경우 초음파 치료를 실시한다. 매일 저강도 초음파를 부상 부위에 적용한다.

5. 매우 심각한 골절일 경우 골이식술을 통해 천연 및 인공 뼈를 이식한다.

[메디컬리포트=김선미 기자]


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