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의료 분야 활용 사례

3D 프린팅으로 인명 구조

힘겨운 당뇨병부터 작은 소녀 Emma의 “마법의 팔”에 이르기까지, 3D 프린팅으로 의료 전문가는 생명을 구하고 의료 분야를 개선합니다.

3D 프린팅을 통해 주요 보건 서비스 공급자가 더욱 신속하게 혁신을 주도하고 장애물을 제거하며 적은 투자로 결과를 최대화하는 방법을 알아보십시오.

Megan Lavelle는 장치를 본 순간 딸 인생의 변화를 예상했습니다. Lavelle는 선천적 다발성 관절 만곡증(AMC)을 갖고 태어난 Emma의 엄마로 열정적이고 에너지 넘치는 사람입니다. Lavelle는 AMC 가정을 위한 필라델피아 컨퍼런스에서 힌지형 금속 막대와 저항 밴드로 구성된 보조 장치인 WREX(Wilmington Robotic Exoskeleton)에 대해 알게 되었습니다. 이 장치는 팔의 발육이 불완전한 아이들이 스스로 놀고, 먹고, 안을 수 있도록 합니다.

AMC는 비진행성 질환으로서 관절이 경직되고 근육 발육이 매우 불완전합니다. Emma는 다리가 귀까지 접혀 있고 어깨가 안으로 향한 상태로 태어났습니다. “엄지 손가락만 움직일 수 있었습니다.”라고 Lavelle는 말합니다. 의료진은 즉시 외과 수술을 하고 Emma의 다리에 깁스를 했습니다. 아기는 퇴원을 했고 부모는 최선을 다해 간호하기로 마음 먹었습니다.

의료 전문가들은 AMC로 인해 Emma의 정상적인 생활이 불가능할 것이라고 경고했습니다. Emma는 일반 아이보다 발달이 느렸고 첫 2년은 대부분 깁스를 하거나 외과 수술을 받으면서 보냈습니다. Emma가 언니처럼 놀거나 환경에 적응하지 못하자 Lavelle는 Emma의 인지 능력도 손상되지 않았을까 걱정했습니다.

성장의 시작

그러나 Emma는 조금씩 천천히 진전을 보였습니다. 성장하면서 목발을 짚고 돌아다닐 수 있게 되자 Emma는 정신이 예리해지고 의지도 엄마만큼이나 강해졌습니다. 영리한 소녀 Emma는 두 살이 되어서도 여전히 팔을 들지 못했지만 더 많은 것을 원했습니다. “블록 같은 것을 가지고 놀지 못했을 때 매우 절망했을 거예요.”라고 Lavelle는 말합니다. 그래서 엄마는 Emma의 팔이 되어 블록을 갖고 놀고, 먹고, 이도 닦았습니다.

그러다가 컨퍼런스에서 8살의 AMC 환자가 WREX의 도움을 받아 팔을 들고 자유자재로 움직이는 모습을 보았습니다. Lavelle는 발표를 했던 Tariq Rahman 박사와 Whitney Sample을 만났습니다. 이 두 사람은 델라웨어주 얼밍턴에 있는 Nemours/Alfred I. duPont 아동 병원의 소아과학 엔지니어링 및 연구 책임자와 연구 설계자였습니다. Rahman과 Sample은 수년간 점점 더 어린 환자에게 적합하도록 장치를 소형화하는 연구를 진행하고 있었습니다. 휠체어에 부착하면 WREX는 6세 아동까지도 사용할 수 있었습니다. 그러나 Emma는 겨우 두 살로 나이에 비해 작았고 제대로 걷지 못했습니다.

도구와 장난감으로 가득한 Sample의 작업실에서 연구팀은 고정된 지지대에 연결된, 작지만 불편한 시험용 WREX에 Emma의 팔을 고정했습니다. “Emma는 손을 돌리며 놀기 시작했습니다.”라고 Sample은 말합니다. Megan은 Emma에게 사탕과 장난감을 주었고 Emma는 처음으로 팔을 입 가까이 올렸습니다.

작은 보람

Emma가 작업실 외부에서도 WREX를 입을 수 있도록 Rahman과 Sample은 크기와 중량을 줄여야 했습니다. 부품은 작업실의 CNC 시스템으로 제작하기에는 너무 작고 복잡했습니다. 그런데 Sample의 책상 가까이에 잉크젯 프린터처럼, 그러나 3차원으로 컴퓨터 설계에서 자동으로 복잡한 개체를 제작할 수 있는 Stratasys 3D 프린터가 있었습니다. Sample은 물리적 모델로 아이디어를 구체화하는 데 종종 이 프린터를 사용했기 때문에 ABS 플라스틱으로 WREX의 시제품을 3D 프린팅했습니다. 중량 차이 덕분에 Sample은 Emma와 크기가 비슷한 WREX를 작은 플라스틱 조끼에 부착할 수 있었습니다.

3D 프린팅된 WREX는 매일 사용해도 될 만큼 내구성이 뛰어났습니다. Emma는 집에서, 유치원에서, 치료할 때도 WREX를 착용합니다. 3D 프린팅의 설계 유연성 덕분에 Sample은 보조 장치를 계속적으로 개선하여 아이디어를 CAD로 구체화하고 심지어 같은 날 이를 제작할 수 있습니다.

현재 15명의 어린이들이 3D 프린팅 맞춤형 WREX 장치를 사용하고 있습니다. 이 어린 환자들이 누리는 혜택은 보이는 것 그 이상이라고 Rahman 박사는 설명합니다. 팔을 오랫동안 사용하지 않으면 발달이 제한되고 인지 능력과 정서 발달에도 영향을 줍니다. 의료진과 치료사는 이러한 팔 사용으로 Emma가 누리는 이점을 면밀하게 관찰합니다.

Emma는 WREX가 가능하게 한 능력에 빠르게 적응했습니다. “Emma가 자신을 표현하기 시작했을 때, 우리는 위층에 있는 Sample의 작업실로 올라가 ‘Emma, WREX를 입을 거야.’라고 말하곤 했습니다. 그러자 Emma는 그것을 ‘마법의 팔’이라고 불렀습니다.”라고 Lavelle는 말합니다.

이 어린 소녀의 승인은 단호한 엄마와 헌신적인 연구진에겐 큰 보람이었습니다. Sample은 이렇게 말합니다. “다른 누군가의 특별한 순간을 함께 한다는 것은 정말 심금을 울리는 감동입니다.”

WREX를 개발한 Nemours/Alfred I. duPont 아동 병원에 대한 자세한 내용을 보려면 Nemours.org를 방문하십시오.

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