3D 프린팅 기술로 맞춤화 인공관절 수술이 가능하다고?

< 출처 : 픽사베이, https://pixabay.com >

 

인공지능(AI), 줄기세포 재생의학, 3D 프린팅 기술 발전 등 4차 산업혁명에 따라 의료분야에서도 최신 기술을 접목한 혁신이 이루어지고 있습니다. 최근에는 개인에게 맞춤화된 ‘정밀의료’가 대세로 떠오르며 그 중에서도 3D 프린팅 기술을 활용한 ‘3D맞춤형 인공관절수술’ 이 이슈가 되고 있습니다. 이 ’3D개인 맞춤형 인공관절‘은 이미 미국에서 5~7년 전부터 상용화되며 높은 만족도를 이끌어냈습니다.

 

인공관절수술이란?

< 출처 : 연세사랑병원 홈페이지, http://www.yonserang.com/template/disease/knee_arthritis.php >

인공관절 수술은 원래의 관절면을 깎아내고 그 자리에 인공으로 만든 관절을 끼워 넣어 주어 수술 받은 관절이 통증 없이 부드럽게 움직이도록 해주는 수술입니다. 이는 퇴행성 관절염, 류머티스 관절염, 감염 및 외상에 의한 이차성 관절염, 선천성 관절 장애, 관절 주위 골절이나 종양 등 관절이 심하게 파괴되어 통증과 함께 운동 제한이나, 변형 등이 동반된 경우에 시행하게 됩니다. 기존의 수술법은 ‘시스템적 오류’나 ‘의료진의 테크닉’, ‘높은 비용’ 등의 변수가 존재하였습니다. 하지만 ‘환자 맞춤형 수술 도구인 PSI(Patient Specific Instrument)를 활용하는 ’3D맞춤형 인공관절 수술‘이 등장하며 기존의 단점이 보완 가능해졌습니다.

 

‘3D 개인 맞춤형 인공관절 수술’의 원리

< 출처 : '맞춤형 3D 인공관절' KBS 뉴스 캡처본 >

’3D 개인 맞춤형 인공관절‘ 원리는 이러합니다. MRI(자기공명영상) 및 CT(컴퓨터단층촬영)촬영을 통해 환자의 무릎 형태에 관한 데이터를 사전 확보합니다. 이를 특수 프로그램에 적용해 개개인의 무릎 모양을 정교히 디자인합니다. 디자인이 완료된 무릎 모델을 3D 프린팅 기술로 출력한 후 이에 맞는 ’개인 맞춤형 인공관절‘을 제작해 수술을 진행합니다. 고용곤 연세사랑병원장은 “환자의 무릎에 맞게 설계된 PSI를 활용하면 수술과정이 대폭 축소돼 빠르고 안전한 수술이 가능하다”며, “절개 및 절삭 부위를 최소화시켜 합병증의 위험이 적고 회복이 빨라 수술 후 만족도가 높고 예후도 좋은 편” 이라고 설명하였습니다.

 

의료분야에서 3D 프린팅 기술의 전망

< 출처 : 픽사베이, https://pixabay.com >

 

인공관절 수술 외에도 3D 프린팅 기술을 접목한 여러 수술들이 가능해졌습니다. 외부의 힘에 의해 안구를 둘러싼 골조직이 손상되는 질환인 안구함몰을 치료하는 ‘3D 인공안와연’ 삽입 수술이 성공하였습니다. 또한 흉골, 두개골과 같이 환자 맞춤형 체내삽입형 인공 구조물을 안정적으로 제작할 수 있는 기술이 개발되었고, 심장 판막 모형 또한 3D 프린팅이 가능해졌습니다. 이처럼 3D프린팅 기술의 발달 덕분에 불가능했던 많은 수술들이 가능하게 되었습니다.

의료용 3D 프린팅 분야를 개척하는 한국생산기술연구원 기능성 소재 부품연구그룹 김건희 그룹장은 체내에 여러 가지 환경과 원래 뼈가 가지고 있는 특성을 구현할 수 있는 3D 모형 제조 기술 개발을 목표로 하며 인공지능 기반의 3D 프린팅 기술을 적용할 계획이라고 밝혔습니다.

 

3D 프린팅 산업은 아직 초기 단계에 있지만, 앞으로 인공신체기관을 만들기 위한 3D 프린팅 기술은 적극적으로 개선되어 5~10년 후엔 3D 프린팅을 통한 장기 이식 등 새로운 시장이 열릴 것으로 기대됩니다.

 

[출처]

- “불가능했던 수술을 가능하게"…3D 프린팅 기술 활용해 새로운 의료분야 개척!, <yyn사이언스>, 2020.08.13.

- 인공관절도 이젠 '개인 맞춤형 시대', <이데일리>, 2020.08.20.

- 기술과 경험의 하모니, 1만 500례 넘은 3D맞춤형 인공관절 수술, <스포츠경향>, 2020.09.07.

- 네이버 지식백과-인공관절로 활기찬 인생을 (삼성서울병원 건강칼럼), https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2109048&cid=63166&categoryId=51019