국내에서도 복잡한 심장기형 환자의 심장과 똑같은 모형을 3D프린팅으로 제작해 모의수술을 통해 수술 정확도를 높일 수 있게 됐다. 서울아산병원 윤태진(소아심장외과)·양동현(영상의학과)·김남국(융합의학과) 교수팀은 환자의 심장과 같은 크기로 만든 3D 프린팅 모형을 만들어 선천성 심장질환 환자의 수술 시뮬레이션에 활용해 수술 정확도를 높이고 환자와 보호자의 이해를 돕는데 활용하고 있다.

선천성 심장기형은 두 가지 이상의 심장질환이 중복되어 있거나 심장의 크기가 신생아 주먹먹 정도로 매우 작을 경우 사전 검사와 실제 수술에서 상이한 점이 많아 수술에 어려움을 주곤 한다. 

서울아산병원은 환자의 검사 영상자료를 바탕으로 환자맞춤형 3D심장기형모델을 활용하여 환자의 심장모형과 질환형태, 판막 위치 등을 고려해 실제와 거의 비슷한 3D모델을 설계할 수 있다. 영상의학과 의료진이 검토해 재료의 투명성, 색깔 및 실제 심장질감과 비슷한 연성재료를 이용해 다양한 3D모형을 제작하면 외과 교수가 수술 시뮬레이션을 하면서 수술 계획을 결정한 후 실제 수술에 들어가게 된다.

3D프린팅 심장기형질환 수술 시뮬레이션은 2013년부터 캐나다 토론토대 어린이병원에서 개발해 활용해왔고 미국에서는 2014년 루이즈빌대 공학교수인 브렌트 스터커가 3D프린터로 환자의 심장모형을 제작해 선천성 심장기형을 가진 어린이의 수술을 성공적으로 수행하는데 도움을 주기도 했다. 하지만, 국내에서는 그동안 기술의 한계로 인해 캐나다에 모형 제작을 의뢰해야 했고 모형 제작 시간이 한 달 이상 소요됐다.

이에 윤 교수는 2017년부터 영상의학과 양동현 교수, 융합의학과 김남국 교수와 협업을 시작했고, 병원 내에서 모든 작업이 가능해지면서 이틀 정도면 3D 소아심장기형 모델의 국내 자체제작을 할 수 있게 됐다.

또한 임상시험 허가를 받아 2017년부터 2018년 10월까지 환자 37명의 3D심장모형을 제작해 수술을 진행한 결과, 수술 도중 계획이 변경되지 않아 시간을 단축할 수 있었다. 특히 양심실 교정이 어려워 단심실 교정 수술법을 예상했던 복잡 심장기형 환자들 중 일부는 3D모델 시뮬레이션 결과 양심실 교정 치료가 가능해졌으며 환자 및 보호자 눈높이에 맞춰 3D심장모형을 활용한 구체적인 수술설명도 가능해져 만족도도 높아지는 것으로 나타났다.

윤 교수는 “3D프린팅 심장기형질환 수술 시뮬레이션 기술의 안전성이 입증된 만큼 복잡한 심장기형을 가지고 있는 소아환자들에게 폭넓게 활용된다면 수술결과뿐만 아니라 어린 자녀를 둔 보호자들의 이해를 돕는 데에도 도움이 될 것”이라고 말했다.

이 기술은 안전성과 유효성을 인정받아 3D프린팅을 활용한 의료기술로는 처음으로 보건복지부 ‘신의료기술’에 선정됐다.