대동맥류는 대동맥 벽이 약해지면서 혈관이 풍선처럼 부풀다 터지는 중증 질환으로, 전조 증상이 없어 발견이 어렵고 파열될 경우 급사에 이른다. 흉부와 복부에 걸쳐 광범위하게 발생하는 흉복부 대동맥류는 대동맥류 발생 부위를 인조 혈관으로 교체하는 대동맥치환술을 통해 치료하는데, 3D 프린팅 기술을 적용해 대동맥치환술을 시행한 결과가 국내 의료진에 의해 발표됐다.

서울아산병원 흉부외과 김준범 교수(사진)팀은 흉복부 대동맥류 환자에게 대동맥치환술을 시행하기에 앞서, 3D 프린터로 제작한 인조 혈관으로 수술 시뮬레이션을 한 후 실제 수술에 적용한 결과 수술 시간은 줄이고 성공률은 높일 수 있었다고 최근 밝혔다.

흉복부 대동맥류 환자에게 시행되는 대동맥치환술은 흉부에서 복부까지 크게 절개해야 하며, 주요 장기 및 조직의 혈류 유지를 위해 심폐기를 가동해야하기 때문에 기술적으로 복잡하고 어려운 수술로 꼽힌다. 수술 소요 시간도 15~20시간으로 매우 길며, 수술 사망률 및 영구적 합병증 발생 빈도도 높아 집도의나 환자 모두에게 부담이 큰 고위험 수술이다.

기존에는 수술 준비 과정에서 인조 혈관을 재건하고 수술 시 바로 교체하는 방법으로 대동맥치환술이 진행돼왔다. 하지만 수술 당일에 현장에서 의사가 육안으로 인조 혈관을 재단 및 가공했기 때문에 정확도에 한계가 있었고, 고난도 수술에 적용하기에는 어려움이 따랐다.

김준범 교수팀은 이를 극복하기 위해 2017년부터 맞춤형 수술 솔루션 전문 기업인 애니메디솔루션과 함께 3D 프린팅 기술을 도입했다. 수술 2~3주 전에 3D 프린터를 통해 혈관 위치 및 해부학적 형태를 정교하게 반영한 환자 맞춤형 인조 혈관을 만들어 수술 가이드로 활용하고 있다.

김준범 교수팀은 2015년부터 2019년까지 김 교수팀에게 수술 받은 흉복부 대동맥류 환자 중 혈관 구조가 매우 복잡해 예후가 좋지 않을 것으로 분류되는 초고난도 환자 20명을 대상으로 연구를 진행했다. 

3D 프린팅 수술 가이드를 활용해 수술 받은 환자들을 분석한 결과, 수술 후 사망 환자가 한 명도 없었으며 95%의 환자에게서 영구적 신경학적 장애가 없었다. 또한 수술 소요시간이 평균 7시간으로 이전보다 절반 이상 줄었으며, 수술 중 심폐기를 가동해야 하는 시간도 수 십 분 단축돼 환자들의 부담도 덜 수 있었다.

김준범 서울아산병원 흉부외과 교수는 “초고난도 흉복부 대동맥류 수술에 3D 프린팅 기술을 접목한 결과, 수술 효율성이 상당히 향상되었고 그에 따라 수술 집중도와 더불어 수술 안전성 또한 높아진 것으로 보인다. 앞으로 3D 프린터의 적용 범위를 확대해 나감으로써 중증 환자들에게 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다.

특히 이번 김준범 교수팀의 연구 결과에 대해 세계적인 흉부외과 의료진이 학회지에 논평을 남겨 이목을 끌었다. 미국 텍사스 심장연구소의 코셀리 교수는 “3D 프린터를 활용한 수술 가이드로 대동맥을 ‘길들이려는’ 시도는 작지만 큰 변화를 일으킬 것이다. 향후 대동맥류의 대표적인 치료법으로 자리 잡을 것으로 기대된다”라고 평했다. 

또한 텍사스 대학의 에스테라 교수는 “우리는 그동안 수술 계획 수립 시 2D 모델에만 의존해왔는데, 이번 연구처럼 3D 프린팅 기술을 활용한 작업은 매우 혁신적이라고 생각한다. 3D 프린팅 기술은 아직 초기 단계이지만 수술 계획 및 수행, 교육, 훈련 등에 적용할 수 있을 것이다”라고 말했다.

이번 연구는 산업통상자원부 지원 한국산업기술진흥원 과제의 일환으로 진행됐으며, 미국흉부외과학회에서 발행하는 저널인 ‘Seminars in Thoracic and cardiovascular Surgery’에 최근 게재됐다.