‘메디컬 사이언스’…서울아산병원, 3D프린팅 기술 기반 의료 혁신 선도

|데일리포스트=송협 선임기자| “지난 10년간 3D프린팅 연구와 기술 개발은 서울아산병원의 세계적인 의료수준에 맞는 새로운 치료기술을 개발, 더 안전하고 효과적인 의료 서비스를 제공하기 위한 임싱 의료진의 아이디어에 기반한 것이며 이에 그치지 않고 지속적인 연구로 의료현장에서 도움을 줄 수 있는 세계적인 기술을 개발하겠습니다.” (서울아산병원 융합의학과 김남국 교수)

지난 10년간 3D프린팅 기술로 맞춤형 의료기기를 개발, 소아 심장기형과 국내 첫 생체 폐 이식 등 의료진의 고난도 수술을 돕고 환자들의 빠른 회복을 위한 혁신적인 치료 방법을 개발해 온 서울아산병원이 이제 3D 차원이 아닌 ‘시간’의 축을 더한 4D 프린팅이나 폐 보형물 임플란트 활용 의술 발전을 위한 가속도를 높이고 있다.

서울아산병원 융합의학과 의료영상지능실현 연구실은 지난 2014년 연구목적의 3D프린터 도입 이후 다수의 진료과와 협업을 통해 환자 맞춤형 시물레이터 제작과 수술 가이드, 결손환자 재건을 위한 보형물을 공동으로 연구해왔다.

3D프린팅은 환자 맞춤형 시뮬레이터를 제작할 수 있어 의료진이 술기를 익히기 어려운 시술이나 첫 수술의 시행착오를 감소했다. 여기에 도입 초기 3D프린팅은 CT, MRI 등 영상자료를 활용해 실제 크기가 같고 경도가 비슷한 재실의 3D프린팅을 출력하고 환자 수술 전 시뮬레이션 용도로 활용됐다.

실제로 지난 2017년도 국내 첫 생체 폐 이식(심장혈관흉부외과 박승일 교수팀), 소아 복합기형 심장 수술(소아심장외과 윤태진 교수팀) 등 고난도 수술에서 의료진의 숙련도를 높이고 수술 시간을 단축하게 도와주는 시뮬레이터 역할을 했다.

최근에는 4D프린팅 기술을 활용한 신장암 부분절제술에 맞춤형 수술 가이드를 적용한 연구는 주목할 만한 성과로 평가받고 있다.

건강의학과 경윤수 교수팀은 기존 신장암 수술 가이드 3D프린팅 출력물에 ‘시간’이라는 새로운 차원을 추가, 작아진 출력물이 지름 1cm인 복강경 포트를 지나 몸속으로 들어가면 원래 모양이 원상복구 되며 일정 시간이 지나면 다시 작아지는 성질을 이용해 혁신적인 신장암 맞춤형 4D프린팅 수술 가이드를 제작했다.

최근에는 인체에 삽입해도 거부반응이 없는 프린팅 소재가 개발돼 식약처 허가를 받거나 FDA에 승인된 3D프린팅 재료를 이용한 장치 출력이 가능해져 여러 실험과 중증환자 치료에 활용 중이다.

3D프린팅은 안면재건 수술에서 활용도가 높은 것으로 알려지고 있다. 성형외과 최종우 교수팀은 암이나 외상으로 결손된 부위를 보완할 인공 뼈를 출력해 환자에게 바로 식립을 실현했다. 여기에 귀나 코 등 결손 부위는 자연스러워 보일 수 있도록 피부 질관과 색상 등을 고려한 얼굴 보형물 연구도 진행했다.

폐 보형물 임플란트도 연구 중이다. 심장혈관흉부외과 김용희-윤재광 교수팀은 신체 내 빈 공간에 호흡에 방해가 되지 않은 성질을 가지는 생적합 실리콘을 3D프린팅으로 출력해 장기 쏠림을 예방하게 되며 현재 동물실험을 준비하고 있다.

증강현실(AR)과 같은 첨단 기술과 연계한 연구도 진행 중이다. 유방외과 고범석 교수팀은 지난 2021년 추가적인 생산시간과 비용 등 단점 보완을 위해 3D모델링과 증강현실을 결합한 가상의 가이드를 만들어 수술 정확성을 높이는 연구가 진행되고 있다.

인공 어깨관절 치환술 의료용 가이드(정형외과 고경환 교수팀), 안와골절 임플란트 제작 가이드(안과 사호석 교수팀) 등 4건은 신의료기술 혹은 혁신의료기술로 지정됐으며 올해 개최한 북미방사선학회 내 3D프린팅 분과학회에서 4D신장암 가이드 및 폐 보형물 임플란트 제작 아이디어가 수상한 바 있다.

한편 소아심장 수술가이드(소아심장외과 윤태진 교수팀)는 선천성 심장기형 환자들의 치료 과정에 도입돼 14명 중 5명의 치료 방법을 바꾸기도 했다는 연구가 미국심장학회 저널 ‘JAC’에 게재됐으며 대동맥 인공혈관 치환술 수술 가이드(심장혈관흉부외과 김준범 교수팀) 연구는 미국 흉부외과학회 학술지에 두 차례 게재된 후 해외 유명 흉부외과 의사들이 이례적으로 논평을 2개나 실어 학계 관심을 받았다.