2011년, 3D4Med는 의료 분야에서 3D 프린팅의 잠재력을 탐구하기 위한 연구 프로젝트로 시작되었습니다. 지난 10여 년 동안, 파비아 대학교와 합작으로 운영되는 파비아 산 마테오 종합병원의 이탈리아 소재 임상 3D 프린팅 연구소는 응용 분야에서 상당한 성장과 성과를 거두었습니다. 현재 이 연구소는 수술 전 계획 수립부터 외과 전문 분야 교육에 이르기까지 다양한 의료 기능에 3D 프린팅 기술을 활용하는 데 주력하고 있습니다.
수술 계획을 개선하기 위해 3D 프린팅 기술을 활용하는 의료진 중 한 명은 산 마테오 병원의 소아외과 전문의 알레산드로 라파엘레로, 그는 3D4Med와 협력하여 소아외과 시뮬레이션 및 수술 계획을 위한 3D 프린팅 모델을 개발하고 있다.
Stratasys와 3D4Med가 주최하고 주관한 “임상 현장의 3D 프린팅(3D Printing in the Clinical World)”이라는 행사 시리즈에서 라파엘레는 해부학적 공간과 체강이 더 좁은 소아 수술을 준비하는 데 따르는 어려움을 설명했습니다.
“우리는 미세한 구조를 가진 모형을 개발해야 하는데, 이 기술을 활용하면 다양한 소재로 인체 구조를 재현할 수 있습니다.”라고 라파엘레는 말했습니다. “3D 프린팅 모형을 통해 실제 환자에게서는 배우기 매우, 매우 어려운 기술적 숙련도를 훈련할 수 있습니다.”
총 3회로 구성된 이 행사 시리즈에서는 3D 프린팅이 어떻게 병원의 일상에서 필수적인 부분이 될 수 있는지 탐구했습니다. 3D4Med의 전문가들은 수술 및 중재 시술 계획 지원, 수술 전 훈련 및 시뮬레이션, 사전 동의, 새로운 의료 기기의 개발 및 훈련 등 3D 프린팅의 다양한 활용 방안에 대해 논의했습니다.
일반외과 II 과장이자 3D4Med의 임상 과학 고문인 안드레아 피에트라비사 교수 또한 촉각형 3D 프린팅 모델이 임상의들이 기계적 및 해부학적 정보를 더 잘 이해하는 데 도움이 된다고 언급했다.
“3D 프린팅의 가치는 각 사례별 과제를 재현할 수 있는 능력에 있다고 생각합니다,”라고 피에트라비사는 말했다. “기계적 특성은 가상 현실에서는 얻을 수 없는 뛰어난 힘 피드백을 제공합니다.
촉각 피드백이 완전히 상실되는 최소 침습 수술의 경우, 외과의사는 시야에만 의존하여 수술을 진행해야 합니다. 3D 프린팅 모델을 통해 이러한 사례를 연습하면 의료진이 더 빨리 피드백을 얻을 수 있고, 수술 계획 수립을 개선하는 데 도움이 됩니다.”
라파엘레는 또한 전문의들이 복잡한 수술을 앞두고 얻을 수 있는 학습 및 훈련 기회에 대해서도 설명했다.
“3D 프린팅은 숙련된 외과의사들에게 지속적인 훈련을 통해 기술을 유지할 수 있는 기회를 제공합니다,”라고 라파엘레는 말했다. “3D 모델의 큰 장점 중 하나는 학습 곡선을 개선할 수 있다는 점입니다. 예를 들어, 일부 기형성 질환의 경우 연간 수술 건수가 적기 때문에 3D 모델을 활용하면 동일한 시술을 수없이 반복해서 훈련하고 수행할 수 있어, 더 짧은 기간 내에 학습 곡선을 개선할 수 있습니다.”
파비아 대학교 토목공학과 및 건축학과 조교수이자 3D4Med 연구실 책임자인 스테파니아 마르코니는, 수술 계획 및 훈련을 위한 정밀한 환자 맞춤형 모델을 제작하는 데 있어 스트라타시스의 의료용 3D 프린터가 연구실에서 가장 먼저 선택해 온 장비라고 언급했다.
마르코니는 “우리 외과의사들은 해부학적 모델이 형태학적 재현과 기계적 특성 면에서 보여주는 사실성에 깊은 인상을 받았다”고 말했다. “디지털 해부학 프린터는 조직의 기계적 특성을 재현하는 데 매우 중요한 역할을 해왔으며, 젤매트릭스(GelMatrix), 티슈매트릭스(TissueMatrix), 본매트릭스(BoneMatrix) 소재의 도입은 매우 사실적인 시뮬레이션의 길을 열어주었습니다.”
조직의 기계적 특성을 재현하는 데 있어 디지털 해부학 프린터는 매우 중요한 역할을 해왔으며, 젤매트릭스(GelMatrix), 티슈매트릭스(TissueMatrix), 본매트릭스(BoneMatrix) 소재의 도입은 매우 사실적인 시뮬레이션을 가능하게 하는 길을 열었습니다.”
피에트라비사는 또한 3D4Med와 스트라타시스(Stratasys) 간의 꾸준한 파트너십과, 스트라타시스 기술이 연구소의 발전에 기여한 점을 언급했다.
“우리는 이 회사와 수년에 걸쳐 탄탄한 협력 관계를 구축해 왔으며, 이는 우리와 지역 사용자 모두에게 매우 귀중한 자산입니다,”라고 피에트라비사는 말했다. “수술 훈련의 양상은 지난 몇 년간 크게 진화했으며, 몰입형 가상현실 환경부터 3D 프린팅 자체, 시신 모형에 이르기까지 다양한 새로운 방법론이 등장하고 있습니다.”
3D4Med와 파비아 대학교의 연구 및 파트너십을 통해 3D 프린팅 기술은 외과의사와 임상의들에게 수술 전 계획 수립, 훈련 및 의료기기 개발을 위한 보다 정확하고 사실적인 3D 프린팅 모델을 제공하고 있습니다. 이 연구실은 의료 서비스와 환자 치료 결과를 개선하기 위해 3D 프린팅의 잠재력을 지속적으로 탐구하고 있습니다.
