‘3D 프린터’로 고난도 신장암 수술 정확도 높인다

▲서울아산병원 비뇨기과 김청수 교수, 융합의학과 김남국 교수, 건강의학과 경윤수 교수

24일 서울아산병원에 따르면 김청수·김남국·경윤수 교수팀이 최근 6개월 동안 15명의 신장암 환자를 대상으로 3D 프린터를 활용해 개인별 신장 및 암 조직의 형태를 3차원으로 완벽 재현하고 환자별 맞춤형 수술 계획을 세워 신장 부분절제술을 성공적으로 마쳤다.

개인마다 조금씩 차이가 있는 신장의 해부학적 상태를 실물과 같이 출력해 눈으로 직접 보며 절제 범위를 구체적으로 계획함으로써 절제가 필요한 암 덩어리는 완벽히 제거하고 정상적인 조직은 최대한 보존 할 수 있게 됐다.

이번 3D 프린터 활용 수술결과는 최근 3월 24일 스페인 마드리드에서 개최된 유럽비뇨기학회에서 발표됐다.

신장을 보존한 채 암 조직만을 선택적으로 떼어내는 신장 부분절제술은 비뇨기과에서 고난도 수술로 꼽힌다. 몸속에서 노폐물을 걸러내는 신장에는 많은 양의 혈액이 지나가는데, 이 혈류를 차단한 채 암을 잘라내고 남아있는 신장을 다시 꿰매는 과정은 빠른 시간 안에 이뤄져야 하기 때문이다.

따라서 신장 주위의 혈관 구조 및 요관의 분포를 명확하게 파악하는 것이 중요하지만 기존의 CT와 같은 2차원 이미지로는 신장암과 신장 내부의 복잡한 관계를 이해하고 수술 범위를 예측하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 이 같은 한계를 극복하고자 컴퓨터단층촬영 이미지(Volumetric CT)를 바탕으로 서울아산병원에서 직접 개발한 3D 모델 툴(A-view software)을 통해 3차원 신장 모형을 만들었다. 표면은 투명 재질로 만들어 내부가 보일 수 있게 했고 신동맥, 신정맥, 요관, 신우, 나아가 암 조직을 구분해 제작했다.

무엇보다 신장 내 혈관 구조가 특이한 환자의 경우 3D 프린터를 활용해 높은 정확도로 이를 재현해 낼 수 있어 보다 정교한 환자 맞춤형 수술 계획을 세울 수 있었다.

또한 환자 및 보호자 입장에서도 몸속에 있는 장 기를 그대로 재현한 모형을 보며 수술 설명을 들을 수 있다는 이점이 있다.

개별적으로 맞춤 제작한 3차원 신장 모형의 경우 투명 재질을 사용해 내부가 훤히 들여다보일 뿐 만 아니라 중요한 혈관 및 암 조직을 탈부착 가능하도록 만들어 환자들이 보다 쉽게 수술 과정을 이해할 수 있었다.

김청수 교수는 “3차원 신장 모형을 통해 파악한 것과 실제 수술을 집도했을 때 신장의 상태 및 신장 암 조직의 위치가 육안적으로 유사하였을 뿐만 아니라 종양의 상태도 거의 동일했다”고 밝혔다.

이어 “앞으로 3D 프린터를 이용해 환자 맞춤형 장기를 출력하고 이를 토대로 상세한 수술 계획을 세우는 것이 유효할 것”이라며 “몸 속 장기를 절제하는 암 수술에 있어 3D 프린터의 효용성을 확인한 계기가 됐다”고 말했다.

경윤수 교수는 “앞으로는 형태, 재질, 색감 등 모든 면에서 더욱 완벽하고 정교한 3D 프린터 모형을 개발해 신장암 뿐 아니라 선천성 비뇨기 질환 등 해부학적 구조 파악이 중요한 비뇨기계 질환 치료에 활용할 계획”이라고 밝혔다.

한편 서울아산병원은 의료 현장에서 3D 프린팅 기술을 활용할 수 있는 다양한 방법을 모색 중이다. 고난도 신장암 수술뿐만 아니라 자궁경부암, 폐종양, 만성폐쇄성폐질환 그리고 심장 판막 재건술 등에서도 환자 맞춤형 장기 모형을 제작해 수술 전 시뮬레이션 및 환자 설명에 활용하고 있다.

더불어 3D 프린터를 활용한 맞춤형 인체 내 삽입물 제작 연구도 활발히 진행하고 있으며, 환자별 특이 기도 스텐트, 환자 특화 흉벽재건, 폐기종의 맞춤형 내시경 치료 재료 제작에 박차를 가하고 있다.