[신소재설계] 인공 고관절의 골두와 라이너의 재료, 공정, 구조적 성질의 개선을 통한 수명연장

1. 인공 고관절의 개요

인공 고관절은 고관절의 손상이나 퇴행으로 인해 자연스럽게 기능을 수행하지 못하는 환자들에게 인공적으로 대체하는 의료기기이다. 인공 고관절은 대체 부위인 비구와 대퇴골두를 각각 모방하는 구조로 이루어져 있으며, 치환 부위의 기능 회복과 통증 완화를 목적으로 한다. 세계적으로 고관절 치환수술 환자는 매년 증가하는 추세이며, 미국에서는 2xxx년 기준으로 약 44만 건이 시행되었으며 2040년까지 이 수치는 두 배 이상 증가할 것으로 예상된다. 이는 인구 고령화와 함께 골관절염, 골다공증 등의 질병이 늘어나기 때문으로 분석된다. 인공 고관절의 수명은 재료와 구조적 설계, 사용 환경 등에 따라 달라지는데, 평균 수명은 약 15년에서 20년으로 보고되고 있다. 그러나 일부 사례에서는 25년 이상 사용할 수 있으나, 이 경우에도 인공관절의 재료 마모와 손상이 원인이 되어 재교체 수술이 필요하다. 특히, 액체 배면체와 같은 표면이 연마된 재료를 사용할 경우 마모 저항성이 높아지고, 수명이 연장되는 경향이 있다. 반면, 재료의 마모로 인한 금속 이온 방출이 인체 내에 유입되면서 염증반응이나 골흡수가 발생하는 문제도 존재…