분당서울대병원 비뇨의학과 김정권, 변석수 교수(왼쪽부터) 연구팀이 신장암 로봇수술에 개인 맞춤형 ‘3D 프린팅 신장 모형’을 적용해 부분절제술의 수술 시간을 단축하는데 성공했다.

신장은 간과 달리 한번 떼어내면 기능 회복이 쉽지 않고 신부전 같은 합병증을 앓게 될 확률이 높다. 따라서 신장에 암이 생길 경우 가급적 정교한 로봇수술로 암 부위만 절제해 콩팥의 기능을 살리는 ‘부분절제술’을 받는 것이 권장된다.

부분절제술을 받은 환자는 신장 전체를 절제한 환자에 비해 생존율이 높고, 만성 콩팥병, 심혈관질환을 앓거나 혈액투석을 받을 확률이 줄어든다고 알려져 있다.

하지만 부분절제를 위해서는 신장 혈관을 일시적으로 막아 피가 통하지 않는 상태에서 최대한 빠르게 종양을 절제한 후 출혈과 요누출이 발생하지 않도록 신속하게 남은 신장을 봉합해야 하기 때문에 고도의 술기가 요구된다. 특히 종양이 신장 깊숙한 곳에 위치하거나 혈관, 요관과 맞닿아 있는 ‘복잡성 종양’ 환자의 경우 부분절제술을 시행하기 더욱 까다로웠다.

이에 연구팀은 3D 프린팅 기술을 통해 신장과 암 조직의 형태를 3차원으로 재현한 콩팥 모형을 수술 난이도가 높은 복잡성 신종양의 로봇수술에 활용하고, 그 효용성을 평가하기 위한 연구를 세계 최초로 진행했다.

이를 위해 2018년 12월부터 2019년 11월까지 약 1년간 로봇 수술을 받은 신장암 환자 80명을 실험군과 대조군으로 나눴다. 실험군 40명은 3D 프린팅 신장 모형을 이용해 종양의 위치와 주변 혈관을 실시간으로 파악하면서 수술한 환자들이었고, 대조군 40명은 일반 로봇수술을 받은 환자들이었다.

수술 시간을 비교한 결과, 실험군의 경우 64.6분, 대조군의 경우 78.5분으로, 신장암 수술에 3D 모형을 활용했을 때 수술 시간을 총 20% 가량 줄일 수 있는 것으로 드러났다. 특히 수술 과정을 단계별로 분석한 결과, 종양 발견 및 박리 단계에서 유의미한 수술 시간 단축이 보고됐다. 이 단계에서 실험군의 경우 10.8분, 대조군은 21.5분이 소요됐다.

     
그림1. 실험군(수술에 3D 프린팅 모델 활용)과 대조군의 수술 전 컴퓨터 단층촬영(CT) 사진 비교

김정권 교수는 “이번 연구는 RENAL nephrometry(신장종양 상태의 복잡성 측정 스코어) 점수가 7점 이상(12점 만점)인 환자들만을 대상으로 해 수술 난이도가 높았지만, 부분절제술에 성공해 환자들의 신부전 위험을 줄이고 삶의 질도 높일 수 있었다”며, “환자 개개인의 신장과 암 조직 형태를 3차원으로 재현한 신장 모형을 참고한 것이 종양 위치를 신속하게 발견하고 제거하는데 큰 도움을 줬다”고 전했다.

이어 변석수 교수는 “실제 환자별로 맞춤형 수술 계획을 세우는 과정에서 모형을 활용했을 뿐만 아니라 수술 도중에도 종양 및 혈관을 확인하는 용도로 사용해 개인 맞춤형 의학, 정밀의학에 한 단계 가까워지는 성과를 거뒀다”며, “앞으로도 환자들에게 양질의 의료서비스를 제공하기 위해 빠르게 발전하고 있는 3D 프린팅, 가상현실, 인공지능 분야의 첨단 의료기술을 선제적으로 도입하고 임상에서 활용 범위를 넓히겠다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 높은 수준의 의료영상분석 및 3D 프린팅 기술을 보유한 서울대병원 벤처기업 ‘메디컬아이피’와의 협업을 통해 진행됐으며, 국제 비뇨의학계를 대표하는 학술지 중 하나인 영국 비뇨기과학회지(BJU International)에 게재됐다.