의학의 새로운 패러다임, 인체 3D Printing
지난 2013년, 세계경제포럼에서는 10대 유망기술 중 하나로 선정되고, 차세대 생산 기술 중 하나로 주목받으며, 보건산업 분야에서도 개인 맞춤형 의료제품에 활용되고 있는 과학기술은 무엇일까요? 바로 “3D 프린팅” 기술입니다. 3차원 물체를 만들어내는 부가 제조 기술의 일종인 3D 프린팅은 대표적인 창조융합기술 분야입니다. 패션, 건축, 엔지니어링, 산업디자인, 보석 가공, 법률, 정책에 이르기까지 다양한 분야에 응용될 수 있는 ‘다재다능함’이 강점인 기술이죠.
“시야 확보가 어려운 수술, 3D 프린팅을 통해 안전하게”
▲ 부비동암 수술에 3D프린터를 이용해 제작한 모형물
http://health.joseilbo.com/html/news/?f=read&code=1327972370&seq=3974
이 기사에서는 1984년에 개발되어 널리 알려진 3D 프린팅의 새로운 응용 분야, 바로 ‘의학에서의 3D프린팅’에 대해 설명하고자 합니다. 요즘 한국의 대학병원에서는 이 기술을 이용한 치료 사례가 꾸준히 늘고 있습니다. 먼저 삼성서울병원 이비인후과에서는 국내에서 처음으로 부비동(콧구멍에 인접한 뼈 속 공간으로 굴처럼 만들어져 공기로 차 있는 부위)암 수술에 3D 프린터를 이용해 수술 후 부작용 중 하나인 얼굴, 눈 함몰 가능성을 최소화 했습니다. 이는 굉장히 중요한 발전입니다. 사람의 얼굴은 작은 여러 개의 뼈들로 이루어져 있기 때문에, 얼굴뼈에 대한 수술이 필요한 경우 안전한 수술 계획을 짜기 위한 시야 확보가 제한적인 경우가 많습니다. 따라서 이로 인한 부작용이 발생하기도 합니다. 내시경 등을 이용하여 직접 얼굴의 구멍으로 기계를 삽입하는 방법도 있겠지만, 비침습적인 3D 프린팅 기술을 이용한다면 환자가 좀 더 편리하게 수술을 받을 수 있게 됩니다. 또한 수술 중 절제 부위 뼈 두께, 절제 방향의 중요 구조물 등을 실시간으로 확인할 수 있어 더욱 안전하다고 합니다.
▲ 3D프린터기 제품 전시회에 전시된 예 http://kr.people.com.cn/8448801.html
이 외에도 포스텍과 서울 성모병원 연구진이 태어날 때부터 코와 콧구멍이 없던 몽골소년에게 3D 프린팅 기술을 이용해 인공 코에 맞춤형 인공 콧구멍, 기도 지지대를 넣고 성공적으로 안착시킨 사례도 있다고 합니다. 그러나 3D 프린팅 기술은 특정 진료 과에만 적용되는 것이 아닙니다. 최근 순천향대 서울병원 소화기병 센터 교수팀은 3D 프린터로 출력한 내시경 수술기구를 이용해 중년 여성 환자의 위점막하종양(GIST, 위벽 내에 발생하는 간엽 유래의 종양)을 하이브리드노츠(먼저 병변 주위를 내시경으로 360도 절개한 뒤 내시경과 복강경을 동시에 사용해 위의 전 층을 절제하고 다시 복강경으로 림프절을 절제) 치료법으로 제거하는데 성공했다고 발표했습니다. 중앙대 병원 의료실습 현장에서는 3D 프린터로 제작한 두상 모형으로 뇌종양 수술 실습교육에도 실시하고 있다고 합니다.
"성공적인 장기 복원까지 가능해져"
▲ 살아있는 조직을 만들기 위한 생체 재료 3D 프린터
http://scinotions.com/2013/08/regenovo-the-biomaterial-3d-printer-used-to-create-living-tissue/
이제 한 단계 더 나아가 보겠습니다. 지금까지는 주로 환자가 가진 병변에 대한 ‘치료’에 중점을 두었다면, 지금부터 소개할 사례는 치료가 불가능해 장기를 버려야 할 극한 상황에 놓인 환자들을 위한 ‘장기 복원’의 3D 프린팅 응용입니다. 대표적인 예가 영국 케임브리지 대학의 케이스 마틴(Keith Martin) 교수 연구진인데요. 잉크젯 3D 프린팅 기술을 이용하여, 실험동물의 눈에서 추출한 망막세포를 재료로 망막의 인쇄에 성공했습니다. 살아 있는 세포의 상태 그대로를 유지하면서 인쇄하여, 망막의 구조를 다시 재현했을 때 인공 망막이 제 기능을 발휘할 수 있도록 만든 실험입니다. 마틴 연구진은 세계 최초로 중추신경계 성체세포(mature central nervous system cells) 인쇄에 성공했다고 봐도 과언이 아닙니다. 이 연구결과는 ‘재생 의학’에 대한 3D 프린팅 응용 가능성의 새로운 자극이 될 전망입니다.
"인체 3D 프린팅 기술 시장 전망"
병원에서의 응용 사례 말고도, 의학기계나 부품을 만드는 한국의 기업 사례가 있는지도 살펴보도록 하겠습니다. 국내에서는 ‘게임스랩(대표 이명학)’이 대표적입니다. 이 회사는 치아 임플란트용 3D소프트웨어 R2Gate을 개발하여 시술기간과 비용을 획기적으로 줄였고, 현재는 인체 전 기관으로 3D 수술지원 SW 적용범위를 넓히고 있습니다. 또한 게임스랩은 MRI 및 CT 촬영을 바탕으로 3D시뮬레이션을 만들고 3D프린터 연동 SW를 통해 턱뼈, 신장, 손가락뼈 등을 3D프린터로 출력하는 직전 기술까지 확보한 상태입니다.
보스턴의 컨설팅 업체 럭스 리서치는 앞서 자동차와 의학, 항공우주 부문 등에서 3D 프린팅 기술이 활발히 사용되며 시장규모가 오는 2025년 84억 달러까지 커질 것으로 예상했습니다. 또한 미국의 시장조사기관 홀러스 어소시에이츠는 매년 3D 프린팅 시장이 두 자릿수의 성장을 이어가며 오는 2021년까지 108억 달러 규모로 성장할 것으로 전망했는데요. 이에 따라 국내 및 의학기술에서의 3D 프린팅 기술도 시장 규모가 더욱 커질 것으로 예상됩니다.
"3D 프린팅이 더 궁금하다면? 6월, 미래부와 함께하세요."
http://www.solidsmack.com/fabrication/squeeze-3d-printed-klingon-head-get-10-inside-3d-printing/
의학 분야의 응용이나 기타 분야의 3D 프린팅에 대해 궁금하다면 오는 6월에 개최될 ‘Inside 3D Printing Conference & Expo 2014’(www.inside3dprinting.co.kr) 국제 컨퍼런스에 참가하실 수 있습니다. 이 행사는 미국의 유명 기술 분야 미디어 회사인 MediaBistro사와 국내의 킨텍스가 공동으로 개최하는 국제행사로 미국, 호주, 브라질 등 매년 7개국을 순회하는 글로벌 행사입니다. 미래창조과학부와 산업통상자원부에서는 본 행사를 통해 창조경제 실현을 위한 관련 업계의 정책과 산업의 로드맵을 제시할 예정이니, 홈페이지 사전등록을 통해(www.inside3dprinting.co.kr) 컨퍼런스 할인 및 무료 전시 참관 기회를 얻으시길 바랍니다.
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