기관내삽관 고위험 환자 위한 3D 프린팅 훈련 모형 개발

[김성훈 서울아산병원 마취통증의학과 교수가 의료진을 대상으로 3D 프린팅 훈련 모형으로 기관내삽관을 교육하고 있다.]
수술 시 전신 마취를 하거나 의식이 없는 환자의 기도를 유지하기 위해 기관내삽관을 시행하는데, 안면 기형 환자 등 얼굴 구조가 일반적이지 않은 환자들의 경우 삽관이 힘들다.

하지만 이러한 경우가 드물다 보니 의료진도 경험을 쌓기가 쉽지 않은데, 최근 국내 연구진이 3D 프린터로 실제 안면 기형 환자의 얼굴과 거의 흡사한 기관내삽관 훈련 모형을 만들었다.

서울아산병원 마취통증의학과 김성훈 ․ 의료영상지능실현연구팀(MI2RL) 김남국 교수팀은 선천성 얼굴 기형 때문에 기관내삽관이 어려운 크루존 증후군 유아 환자의 얼굴을 3D 프린터로 본 뜬 기관내삽관 훈련 모형을 개발했다고 최근 밝혔다.

기관내삽관은 코나 입을 통해 환자의 기도에 튜브를 연결시켜 마취제나 산소 등을 주입하는 시술인데, 삽관 과정 중 비강이나 구강, 인두 등이 손상될 수 있다. 튜브가 제대로 연결되지 않으면 저산소혈증이 올 수도 있고 드물지만 심하면 뇌 손상, 나아가 사망에까지 이를 수 있다.

기존에 기관내삽관을 실제로 연습해볼 수 있는 모형이 있지만, 모양이 다양하지 않고 턱관절, 경추, 혀 등 복잡한 인체 해부학적 구조가 정교하게 표현되어 있지 않다. 특히 선천성 얼굴 기형이 있는 유아를 대상으로 기관내삽관을 실습할 수 있는 방법은 전혀 없었다.

하지만 김성훈 ‧ 김남국 교수팀이 이번에 개발한 기관내삽관 훈련 3D 모형 개발 프로세스를 활용하면 정교하게 제작된 기관내삽관 모형을 상대적으로 저렴한 비용을 들여 대량으로 생산해낼 수 있고, 특히 고위험군 환자 모형도 맞춤형으로 만들 수 있어 의료진이 다양한 시술 사례를 충분히 연습할 수 있을 것으로 기대된다.

김성훈 ‧ 김남국 교수팀은 생후 18개월 된 크루존 증후군 환자의 정밀 컴퓨터단층촬영(MDCT) 결과를 바탕으로 캐드(CAD)와 3D 프린터를 활용해 기관내삽관 훈련 3D 모형을 제작했다.

정밀 컴퓨터단층촬영 결과 상악골(위턱), 하악골(아래턱), 두개골, 기도, 경추, 혀 등 인체 해부학적인 위치 정보를 3D 프린터로 전송해 모형을 만들었으며, 턱관절의 복잡한 움직임까지 모사했다.

또한 기관내삽관을 할 때 혀와 주위 연부 조직이 눌리는 질감까지 실리콘을 이용해 3D 프린터로 실제 사람과 거의 비슷하게 구현해냈으며, 훈련 후 기도를 교체할 수 있게 해 훈련 모형을 재활용할 수 있게 만들었다.

김성훈 서울아산병원 마취통증의학과 교수는 “기관내삽관이 어려운 경우를 대비해 앞으로 저렴한 비용으로 어디에서든 쉽게 연습할 수 있기를 기대한다”면서, “향후 기술 이전을 통해 국내외 의학 교육 및 의료 기관에서 광범위하게 활용될 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.

김남국 서울아산병원 융합의학과 교수는 “의료진이 실질적으로 필요하다고 느끼는 것을 발굴해 3D 프린터를 활용한 국내 기술로 만들어 국제 저널을 통해 인정받았다는 데 의의가 있다”며, “앞으로 3D 프린터로 환자와 의사에게 실질적으로 도움이 되는 다양한 의료기기를 제작하겠다”고 밝혔다.

이번 기관내삽관 3D 훈련 모형 제작에 대한 연구는 국제학술지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 최근 게재됐다.

이지원 기자 ljw316@kormedi.com

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