3D 프린팅 ‘정확도와 만족도 높아’

21세기에 들어 고정밀 3D 프린터가 상업화되고 생체 친화성 또는 생분해성 고분자를 이용한 프린팅이 가능해짐에 따라서 3D 프린팅의 의료 분야 활용이 본격적으로 연구되기 시작했다. 더불어 인체 내에 삽입할 수 있는 재료를 이용해 환자의 신체 일부 및 장기를 만들어 내는 ‘바이오 프린팅’ 시대가 본격적으로 개막되고 있다.

나이 들어 약해진 뼈는 쉽게 부러지고 심한 변형이 생긴다. 이때 3D 프린팅 기술을 이용해 수술을 위한 가이드 시스템을 적용하면 효과적으로 수술을 마칠 수 있다. 즉 3D 프린터를 활용해 환자의 실제 골 모형을 만듦은 물론 수술에 필요한 도구를 제작해 정확한 수술을 시행할 수 있다. 도구까지도 별도로 제작하는 이유는 수술해야 할 고령 환자의 골 형태가 모든 사람이 일정한 것이 아니라 개인 차가 상당하기 때문이다. 수술 부위의 각도와 관절 회전축 등 여러 구조를 감안한 환자 맞춤형 수술 도구로 최상의 수술 효과를 거두기 위함이다.

먼저 환자의 단층영상자료(MRI, CT)를 이용해 환자의 데이터를 수집하고, 3D 영상 전문 프로그램을 활용해 설계하고 출력·활용하는 것이다. 그 일련의 과정은 다음과 같다.

환자 의료영상을 통한 환자 맟춤형 수술 도구와 임플란트를 제작해 수술하는 과정
환자 의료영상을 통한 환자 맟춤형 수술 도구와 임플란트를 제작해 수술하는 과정
수술 전 어깨 골절 및 골격 기형 교정 수술이 필요한 환자의 의료영상을 통해 해부학적 형태를 파악한다. 실제 수술 부위의 주변 연부 조직(골막, 인대 연골 및 근육 조직)까지 고려한 실제 적용 가능한 수술 도구의 모델을 디자인한다. 3D 프린팅 기술을 이용해 가장 적합한 출력 품질, 재료, 위치 등의 적정값을 설정해 출력한다.

수술 환부 해부학 구조에 최적화된 형태와 사이즈를 해당 수술에 필요한 정확한 정렬 및 회전을 적용한 수술 가이드를 설계한다. 국내 3D 프린팅 업체에서 적합한 재질로 제작한 후, 집도의와 조정 작업을 거쳐 실제 수술에 활용하게 된다.

환자의 MRI와 CT 영상을 통해 3차원 모델를 만들고 이를 정확하게 프린팅하게 된다.
환자의 MRI와 CT 영상을 통해 3차원 모델를 만들고 이를 정확하게 프린팅하게 된다.

얻어진 영상을 통해 프린팅하면 실제 어깨와 같은 실물을 확인하고 이에 맞는 수술 계획, 수술용 도구, 임플란트를 제작해 맞춤형 치료가 가능하다.
얻어진 영상을 통해 프린팅하면 실제 어깨와 같은 실물을 확인하고 이에 맞는 수술 계획, 수술용 도구, 임플란트를 제작해 맞춤형 치료가 가능하다.
현재 바이오 3D 프린팅 기술은 기존의 뼈 조직의 손상과 변형만을 프린팅이 가능한 수준에서 근육, 인대, 신경과 혈관 등이 가능해진 완벽한 개인 맞춤형 의료 보형물 제작 기술이다.

이러한 3D 영상과 프린팅 기술은 바이오 메디컬 분야 즉, 의료 영상, 임플란트 그리고 의료 기술 분야에 활용되는 최적의 기술로 새로운 패러다임을 제시하게 될 것이다.

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