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Centre for Biomedical and Technology Integration

"실제 인체 조직과 흡사한 모형을 제작할 수 있어, 외과 수술을 보다 실제처럼 시뮬레이션 할 수 있었습니다."

— Yuwaraj Kumar Balakrishnan, Centre for Biomedical and Technology Integration

Positioning of bio model and registration.

바이오 모델 배치 및 정합(registration)

View of Incision and burr hole.

천두공(burr hole) 뚫기

Alignment of biopsy arm.

생검 암 정렬

View of bio model with biopsy arm and biopsy needle in place.

생검 암과 생검 바늘이 놓여 있는 생체
모형

말레이시아의 국립대학교 산하 영리 법인인 CBMTI(Centre for Biomedical and Technology Integration)에서는 공공 및 민영 의료기관을 위한 맞춤식 의료 임플란트를 제작합니다. 또한 이 회사에서는 의료 서비스 분야와의 긴밀한 협력을 통해 병원 관리 및 외과의 교육을 개선해 나가고 있습니다. 3D 프린팅은 이 두 사업 분야에서 핵심적인 역할을 차지합니다. CBMTI에서는 냉간 프레스 기술에 3D 프린팅 마스터를 사용하여 티타늄 임플란트를 제작합니다. 그리고 획기적인 교육 프로그램을 통해 특정 환자의 종양까지 표현하는 실제 인체 조직 및 모양과 흡사한 디테일한 복합재료 3D 프린팅 모형을 개발합니다.

회사 창립 당시에는 컴퓨터 시뮬레이션과 시신이 전문의에게 신경외과 수술 장비에 대해 교육하는 유일한 방법이었습니다. CBMTI에서는 3D 생체모형이 해당 분야의 교육을 개선하는 데 기여할 것이라고 보고, 높은 품질의 모형을 신속히 제작할 수 있는 방법으로서 3D 프린팅에 관심을 갖게 되었습니다. 처음에 도입한 3D 프린터는 공간적으로 정확한 모형을 만들었지만, 단 한가지의 단일 물질로만 만들 수 있었습니다. CBMTI에서는 인체 병리학에 최대한 모형을 만들기 위해 일주일 정도의 시간과 많은 작업을 필요로 하는 2차 과정을 통해 시뮬레이트된 연조직을 추가했습니다. 이러한 후처리 과정은 시간이 많이 걸리고 인력과 경제적인 측면 모두에서 많은 비용이 소요되었습니다.

3D 프린팅 기술이 발전하면서, CBMTI는 복합재료 3D 프린팅 기술을 통해 실제와 같은 모형을 더욱 효과적이고 경제적으로 제작할 수 있다는 사실을 알게 되었습니다. 두 가지 Stratasyst ®시스템이 후보로 거론되었는데, 17가지 고유한 재료 중 선택하여 모델을 제작할 수 있는 Objet ® Eden 350 TM 3D 프린터와100여개 이상의 재료를 혼합하여 서로 다른 물성의 재료를 하나의 모델에 구현할 수 있는 Objet500 Connex TM 3D 프린터였습니다.

CBMTI에서는 두 3D 프린터를 모두 구입했습니다. “다양한 재료를 프린팅할 수 있는 성능 때문에 Stratasys 프린터를 최종 후보로 선정하게 되었으며, 특히 정확도와 프린팅 속도는 이 장비를 선택하게 된 이유입니다. 물론 사용하기 쉬운 작동법도 또 다른 장점이었습니다.” - Yuwaraj Kumar Balakrishnan, CBMTI 운영 매니저

더 나은 모형을 더 많이

현재 CBMTI에서는 Stratasys 3D 프린터로 생산 용량이 40%나 증가했습니다. 뿐만 아니라 지그와 가이드 같은 수술 중에 사용되는 장치에 중점을 둔 수술 계획용으로 Eden 3D 프린터를 사용합니다. Connex 3D 프린터는 대학교 연구 프로젝트용 프로토타입과 생체모형을 제작합니다. 이제 CBMTI는 여러 재료를 동시에 3D 프린팅할 수 있는 기능을 사용하여 인체 부분과 똑같이 내부와 표면에서 다양한 조직과 밀도를 나타내는 모형을 제작하고 있습니다.

이 과정은 먼저 CT 및 MRI 스캔의 환자 데이터를 영상 데이터로 변환한 각 부위마다 재료 물성을 지정하는 작업으로 시작됩니다. 3D 프린터는 이 데이터를 사용하여 공간 및 해부학적으로 정확한 신체 모형을 제작합니다. 일반적으로 두 가지 기본 재료가 다양한 비율로 혼합되는데, 즉 단단하거나 매우 부드러운 다양한 경도를 표현할 수 있습니다.

Yuwaraj Kumar Balakrishnan은 “저희는 Connex를 사용하여 피부, 뼈, 경막, 뇌 및 종양과 같은 인체 조직층을 사실적으로 시뮬레이션합니다. 그 다음 이 모형은 수술 연습에 사용됩니다. 또한 내시경 신경외과 수술을 가능한 세밀하게 시뮬레이트할 수 있도록 유체 역학 같은 다양한 기능도 통합했습니다." 라고 설명했습니다. 유체 역학에는 다양한 압력의 액체가 포함된 튜브를 첨가하여 출혈을 시뮬레이트하는 것도 포함됩니다.

실물 같은 사실적 표현 외에도, 영상 데이터에서 최종 사용 제품을 직접 제작하는 공정(디지털 제조)을 통해 회사는 실물 크기가 필요하지 않은 경우 스케일을 줄인 모형을 쉽게 제작하여 신속하게 테스트하고 재료를 아낄 수 있습니다.

놀라운 혁신

CBMTI에서 3D 프린팅에 투자한 이후에 회사의 수익은 크게 증가되었습니다. 의료 임상의, 쾌속조형(RP) 엔지니어, 컴퓨터 프로그래머 및 전기 엔지니어20명으로 구성된 팀이 서로 협력하며 세 가지 주요 3D 프린팅 관련 업무(대학 연구용 프로토타입 제작, 주문형 티타늄 임플란트 개발 및 수술 교육용 커스텀 생체모형 제조)를 수행하고 있습니다. Yuwaraj Kumar Balakrishnan은 “3D 프린터를 사용하게 되면서 우리의 모형에 대한 연구원들의 관심이 매우 높아졌습니다."라고 말했습니다.

“Stratasys 프린터는 혁신을 위한 이상적인 플랫폼입니다. 두개골 임플란트용 티타늄 플레이트만 만들수 있었던 우리가 이제는 실제 환자의 영상 데이터의 병리을 고려한 생체모형을 만들 수 있는 수준으로 발전했습니다.

Stratasys Ltd. © 2015. All rights reserved. See stratasys.com/legal for trademark information.