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3D프린터로 출력한 환자 맞춤형 인공뼈로 뼈암 치료한다

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3D프린터로 출력한 환자 맞춤형 인공뼈로 뼈암 치료한다

2021.07.27 12:46
 3D 프린팅으로 만든 임플란트를 이용한 뼈암 치료 진행과정. 1단계 뼈암의 최초진단 및 관절보전을 위한 수술 기획. 2단계 종양절제범위 계획 및 그에 따른 골결손 크기 측정. 3단계 임플란트 설계. 4단계임플란트를 제작. 5단계 제작된 임플란트를 환자의 뼈가 제거된 부위에 삽입하고 봉합. UNIST 제공
3D 프린팅으로 만든 임플란트를 이용한 뼈암 치료 진행과정. 1단계 뼈암의 최초진단 및 관절보전을 위한 수술 기획. 2단계 종양절제범위 계획 및 그에 따른 골결손 크기 측정. 3단계 임플란트 설계. 4단계임플란트를 제작. 5단계 제작된 임플란트를 환자의 뼈가 제거된 부위에 삽입하고 봉합. UNIST 제공

3차원(3D) 프린팅으로 맞춤형 금속 인공뼈(임플란트)를 만드는 기술이 개발됐다. 뼈암에 걸려 뼈를 잘라낸 부위를 정확히 대체할 임플란트를 제조할 수 있어 이전까지 수술후 종종 고정 부위에서 발생하던 골절을 줄일 기술로 기대를 모은다.  


울산과학기술원(UNIST)은 27일 정임두 기계공학과 교수와 박종웅 국립암센터 교수팀이 3D프린팅으로 찍어낸 임플란트로 뼈암 환자를 치료하는데 성공했다고 밝혔다.


뼈암은 팔과 다리 뼈에 주로 생긴다. 종양 부위를 제거하고 뼈를 절제해 그 자리에 상용 임플란트를 심는다. 하지만 절제 후 남은 뼈가 적으면 인접한 관절도 함께 절제해 임플란트를 고정해야 한다. 암 발생 부위가 관절 부위에 가까울 경우 멀쩡한 관절까지 잘라내야 하는 것이다.


연구팀은 3D 프린팅을 활용해 환자 맞춤형으로 임플란트를 제조하는 방식을 고안했다. 암 부위를 스캔해 환자의 종양 상태에 따라 절제할 뼈 부위를 정확하게 대체하는 임플란트를 제조하는 방식이다. 임플란트 재료는 생체에 사용해도 무해한 티타늄 합금을 사용했으며 금속 3D프린팅 방식 중 하나인 ‘전자빔 융용법’을 적용했다. 전자빔 융용법은 합금 분말을 전자빔으로 녹여 임플란트의 모양을 잡는다. 


연구팀은 제조한 임플란트를 60세 뼈암 환자에 사용한 결과, 환자는 무릎관절 절제없이 성공적으로 뼈암 치료를 마쳤다. 수술 6주 만에 정상적인 생활이 가능한 수준으로 회복됐다. 6개월 후 임플란트의 몸체 부분과 고정판의 접합부에서 골절이 발생했지만 환자 보행시 하중, 임플란트 구조, 재료 미세 구조를 분석해 임플란트 사용에 무리가 없게 다시금 조절했다. 그 결과 1년이 지난 시점까지도 아무런 문제 없이 생활하고 있는 것으로 확인됐다. 정 교수는  “기존 수술은 환자 맞춤형이 아닌 정형화된 제품을 여러 개 조합해 수술하는 방식이었다"며 "환자 맞춤형으로 제작하다보니 관절을 들어낼 필요가 없어 기존보다 예후가 좋은 편”이라고 말했다. 


정 교수는 “고부가가치를 창출할 수 있는 의료 산업 분야에 3D 프린팅 기술을 적용한 좋은 실증 연구”라며 “제조 산업 전반에 걸친 혁신을 이룰 수 있는 중요한 공정 기술이 될 것”이라고 말했다. 


이번 연구결과는 국제학술지 ‘바이오-디자인 앤드 매뉴팩처링’에 지난 6일 공개됐다.
 

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