South-Korea (한국어)
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Trainee surgeon using a 3D printed model of a patient’s kidney in the operating theatre during a surgery.
Case Study

프랑스 보르도 대학병원에서는 풀 컬러 및 복합 재료 기능을 갖춘 3D 프린팅으로 새로운 방식의 신장 수술을 시도합니다.

October 17, 2019

Taking a new approach with 3D printing technology.

전 세계의 주요 병원에서 3D 프린팅이 의료 분야에 미치는 강력한 영향을 확인할 수 있습니다. 프랑스 보르도 대학병원(CHU)은 그러한 영향을 분명히 확인할 수 있는 대표적인 장소 중 하나입니다. 전 세계에서 최초로 풀 컬러, 복합 재료 3D 프린팅 기능을 갖춘 Stratasys J750 3D™ 프린터를 도입한 병원 중 한 곳이며, 해당 제품의 다양한 역량을 수술에 활용하고 있습니다. 매우 사실적인 사전 수술 계획 모델을 활용한 수술 과정 진행, 학생들의 교육 품질 향상 및 환자에 대한 보다 상세한 설명 등 다양하게 활용되고 있습니다. 

3D 프린팅이 주도적으로 사용되는 곳은 임플란트, 비뇨기 및 신장 이식 부서로, 복잡한 신장 종양의 제거를 지원하기 위해 선구적으로 3D 프린팅을 사용하고 있습니다. 그동안 CHU의 외과 의사 Jean-Christophe Bernhard 박사가 이끄는 수술 팀은 3D 프린트된 투명 및 컬러 모델을 활용한 수술을 여러 차례 진행했습니다. CHU에서는 투명한 부분과 다양한 색상이 적용된 부분이 함께 구성되어 해부학적인 구조를 복합적으로 시각화하는 특정 환자별 모델을 제작하고 있습니다. 투명 모델은 빨간색의 동맥, 파란색의 정맥, 노란색의 배설관 및 분홍색 종양으로 구성되어 신장 자체의 전체적인 부피와 형태를 제시합니다. 전체 모델이 한 번의 프린트 작업으로 제작됩니다.

수술 대상 환자의 신장과 동일한 3D 프린트  모델을 직접 볼 수 있으면  새로운 관점에서 새롭게  종양을 확인할 수  있습니다

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더 정밀하고 성공률이 높은 신장 수술

Bernhard 교수는 3D 프린팅 모델을 통해 더 명확한 시각을 확보할 수 있기 때문에 매우 뛰어난 선택적 클램핑으로 보다 정확하고 성공적인 신장 이식 수술이 가능하다고 이야기합니다. 이 투명 모델은 수술 전 계획을 세우고 신장 근처의 섬세한 동맥과 혈관을 식별하여 신장이 손상된 경우 완전히 제거할 수 있도록 합니다. 

Bernhard 교수는 “스캔도 바람직한 정보를 제공하지만 문제는 2D라는 점입니다”라고 이야기합니다. “2D 정보만 사용하면 의사는 상상을 통해 종양의 부피를 3D로 재구성하여 신장의 총 부피와 위치를 추정해야 합니다. 종양, 혈관 및 수집 시스템 간의 관계를 명확하게 파악하려면 동일한 과정을 거쳐야 합니다. 예상할 수 있듯이, 이는 의사에게 많은 시간과 노력을 요구합니다.

“반면에 수술 대상 환자의 신장과 동일한 3D 프린트 모델을 직접 볼 수 있으면 말 그대로 새로운 관점에서 새롭게 종양을 확인할 수 있습니다. 그러한 모델보다 정밀한 것은 환자의 실제 신장뿐입니다”라고 Bernhard 교수는 덧붙였습니다.

Bernhard 교수는 ‘Rein 3D Print’라는 제목의 연구 프로젝트를 시작했습니다. 해당 연구는 환자와의 의사소통 과정을 개선하고 치료 전 정보 제공을 위해 3D 프린트 모델을 사용했을 때 환자들이 느끼는 만족도를 평가하는 것을 목표로 합니다. 아울러 환자가 자신의 수술 절차를 더 잘 이해하도록 함으로써 잠재적으로 통원 치료(입원 없이 당일 수술 진행)의 가능성을 높일 수 있습니다. 이 프로젝트의 핵심은 Stratasys의 리셀러인 CADvision에서 도입된 J750으로, EU와 프랑스의 Nouvelle Aquitaine 지역 위원회로부터 지원을 받았습니다.

Enhancing patient understanding and care.

“Describing kidney tumor removal with a 2D scan or drawing will invariably leave most patients somewhat bewildered,” explained Prof. Bernhard. “Presenting them with a 3D printed model that clearly shows the tumor puts them at ease and enables the patient to grasp exactly what we’re going to do. Indeed, initial research from patient questionnaires shows that having 3D printed models increases their understanding of the surgery by up to 50%, so it’s a considerable benefit in terms of overall patient care.”
Unique color, multi-material 3D printing enables CHU to 3D
print ultra-realistic models of patients’ kidneys, providing clear
visualization of tumors (pink area) pre-surgery.
Unique color, multi-material 3D printing enables CHU to 3D print ultra-realistic models of patients’ kidneys, providing clear visualization of tumors (pink area) pre-surgery.
Trainee surgeon using a 3D printed model of a patient’s kidney in the operating theatre during a surgery.
Trainee surgeon using a 3D printed model of a patient’s kidney in the operating theatre during a surgery.

Improving instructional techniques for tomorrow’s surgeons.

As Prof. Bernhard explained, another key objective of the “Rein 3D Print” project is to constantly improve instructional techniques for trainee surgeons. “Having access to a 3D printed model that is completely accurate to the one that you’re going to operate on enables you to train yourself on the operation. Additionally, it also greatly improves our ability to more accurately convey surgical procedures to students,” he said.

The J750 is operated by a team at the Bordeaux IUT fablab unit called Coh@bit, which finalizes virtual models of patients’ kidneys and develops STL files from these images. The models are then 3D printed and delivered to the CHU. In some instances, the whole process is completed within a day. Having previously outsourced its 3D printed models, the CHU has shortened lead times and eradicated freight and other external costs since installing the J750, allowing the medical team to be far more reactive. This means surgeons can plan operations and treat patients within a much shorter timeframe. Communication between the CHU medical teams and the IUT technical teams has also been strengthened. According to Prof. Bernhard, the J750 3D printer has facilitated interactions, creating and encouraging knowledge sharing and ideas.

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