3D프린터와 수술 시뮬레이션

NEWS on 1 Feb , 2017

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3D프린터는 의료 분야에서도 활용되고 있다. 인간 세포를 바탕으로 3D프린터로 장기와 신체 부위를 출력하려는 프로젝트도 진행 중이다. 이런 3D프린터로 만든 인공 장기는 실제 기관을 대체하는 제품으로 개발하는 것 뿐 아니라 의사가 복잡한 수술을 하기 위해 연습을 할 때, 의대생이 인체 구조를 배우려고 할 때 이용될 수 있다.

수술이 어려운 장기의 경우에는 3D프린터로 출력한 인공 장기를 이용해 수술 연습을 해볼 수 있다. 이런 인공 장기를 이용한 수술 연습에서 중요해지는 건 인공장기의 촉감이다. 현재 전 세계 연구팀이 뇌와 척추, 심장 등 수술이 어려운 부위 모형을 3D프린터로 출력하고 이를 활용하려 한다.

로체스터대학 연구팀이 진행 중인 SIMPLE(Simulated Inanimate Model for a Physical Learning Experience)이라는 프로젝트는 하이드로겔 인공장기를 만들고 있다. 이 인공장기는 출혈까지 실제 장기처럼 만들었다. 연구팀은 이 인공장기가 실제 장기와 같은 모양이나 촉감을 갖췄고 실제로 손을 대면 반응을 하기도 한다고 설명한다. 덕분에 의사가 실제 수술 시뮬레이션을 실시할 수 있다는 것이다.

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경우에 따라 환자 장기와 골격, 신경계에 이르기까지 재현할 수도 있다고 한다. 인공 장기를 이용한 수술 시뮬레이션을 하면 실제로 어떤 방법으로 수술을 하는 게 출혈량이 적을지 등을 확인해볼 수 있다. 연구팀은 외과 의사가 비행기 조종사와 같다고 말한다. 조종사가 처음 비행기를 조종할 때나 외과 의사가 처음 수술을 할 때에는 처리는 모두 혼자서 해내야 한다는 것. 그런데 조종사는 엄청난 시간을 들여 현실과 비슷한 비행 시뮬레이터로 훈련을 할 수 있다. 이에 비해 의사는 지금까지 실제와 유사한 환경에서 훈련을 할 수 없었다는 것. 3D프린터로 만든 인공장기가 이런 상황을 변화시킬 가능성을 시사한다는 설명이다.

3D프린터로 만든 심장 입체 모형 같은 건 CT나 MRI를 이용해 실제 환자 심장을 본떠서 만든다. 어려울 수술을 할 때에도 실제 환자의 심장과 가까운 모형을 이용해 외과 시뮬레이션을 해볼 수도 있다. 로체스터대학 뿐 아니라 미국 클리블랜드 클리닉도 3D프린터로 출력한 인공 장기를 이용해 희귀 질병을 앓는 수술 환자 수술을 시뮬레이션한다.

물론 이식 수술에 이용할 수도 있다. 미국국립보건원은 3D프린터로 출력한 교재로 이용하기 위해 다양한 심장 모형을 만든다. 연구팀은 3D프린터로 인공 장기를 만드는 이유는 수술이라는 게 마치 판도라의 상자를 여는 것과 같기 때문이라고 말한다. 내부를 열 때까지 어떻게 될지 모른다는 것이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.

이석원 기장

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