한국생산기술연구원(KITECH)

3D프린팅으로 인공 발목뼈까지 맞춤 제작한다.

- 5월 20일(목), 인하대병원 정형외과 김범수 교수팀 이식 수술 성공

□ 한국생산기술연구원(이하 생기원, 원장 이낙규)이 금속 3D프린팅기술을 활용해 티타늄 소재의 인공 발목뼈를 설계·제작하고, 인하대병원이 실제 환자에게 이식하는 수술을 성공적으로 진행했다.

ㅇ 이번 수술은 국내 최초로 수행된 인공 발목뼈 임상시험이며, 생기원의 인공뼈 설계·제작 사례로는 두개골 2건, 흉골 5건, 골반 1건에 이어 9번째다.

□ 대상 환자는 60대 여성으로, 왼쪽 다리의 거골(발목 가장 위쪽뼈)에 혈액이 공급되지 않아 괴사하면서 발목이 정상적인 기능을 수행하지 못했던 환자였다.

ㅇ 특히 지난 1년 동안에는 정상적인 걸음조차 제대로 딛지 못했으며, 2차적으로 발생한 관절염으로 인해 극심한 통증을 겪고 있는 상태였다.

ㅇ 가장 널리 시행되는 수술방법은 기존 거골을 제거하고 뼈를 이식한 뒤 발목관절을 고정하는 ‘유합술’이다. 하지만 유합술 시행 뒤 딛고 걸을 수 있지만, 발목 관절이 움직이지 않아 자연스런 걸음을 할 수는 없다.

ㅇ 다른 방법으로는 괴사된 거골을 제거하고 그 자리에 원래 모양과 똑같이 만든 복제품을 넣어주는 ‘치환술’이 있지만, 복제품 수입 자체가 불가능하고 매우 고가여서 그동안 국내 사례가 없었다.

□ 이에 따라, 생기원 기능성소재부품연구그룹 김건희 그룹장 연구팀은 3D프린팅 의료기기 전문기업 ‘큐브랩스㈜’와 함께 가볍고 인체에 무해한 티타늄 소재와 금속 3D프린팅 기술을 활용해 고강도 인공 거골을 환자 맞춤형으로 특별 제작했다.

ㅇ 인공 거골은 인체의 좌우 무게균형을 위해 중량을 최소화하면서도 충분한 구조적 강도를 갖출 수 있도록 생기원의 독자적인 적층제조특화 설계기술이 적용됐다.

ㅇ 또한 금속적층 공정제어를 통해 티타늄 분말을 10㎚ 직경의 금속간 화합물로 만들어 거미줄처럼 연결함으로써 고강도를 구현, 최종 완성해냈다.

□ 이를 기반으로, 인하대병원 정형외과 김범수 교수팀은 5월 20일(목) 오후 괴사된 거골을 제거하고 인공 거골을 정상 이식하는 ‘전치환술’ 수술에 착수, 성공을 거뒀다.

ㅇ 또한 수술 후 검사를 통해 이식된 인공 거골이 안정적으로 기능하는 것 역시 확인했다.

□ 김건희 그룹장은 “의료 분야의 금속 3D프린팅 적용 성공사례가 지속적으로 누적돼 그 실효성이 대중적으로 인정받기 시작했다.”고 밝히며, “향후 수혜 환자의 폭을 더욱 넓히고 3D프린팅 의료기기 산업 육성에도 힘쓰겠다.”고 말했다.