서울대병원, 3D 프린팅으로 경피적 폐동맥 판막 삽입술 최적화 성공

서울대병원이 최근 24세의 폐동맥 판막 역류가 있는 팔로사징 환자에게 3D 프린팅을 이용한 환자 맞춤형 모델과 체외 모의 순환 장치를 통해 경피적 폐동맥 판막 삽입술 최적화에 성공했다고 21일 밝혔다.

경피적 폐동맥 판막 삽입술은 가슴 절개를 하지 않고 대퇴정맥을 통해 인공 폐동맥 판막을 넣어 폐동맥 협착이나 역류를 개선하는 최소 침습 치료법이다. 성공적인 경피적 폐동맥 판막 삽입술을 위해서는 각각의 환자에 따라 다양한 크기와 형태를 보이는 우심실 유출로 질환에서 최적의 경피적 폐동맥 스텐트 판막의 크기와 삽입 위치를 결정하는 것이 중요하다.

우심실 유출로의 모양은 ▲Type 1 Pyramidal ▲Type 2 Straight ▲Type 3 Reverse pyramidal ▲Type 4 Convex ▲Type 5 Concave로 구분된다. 폐동맥 스텐트 판막은 다양한 우심실 유출로의 모양에 적응하는 특징이 있기 때문에 경피적 폐동맥 판막 삽입술을 시행할 때, 각각 환자들의 우심실 유출로의 다양한 크기와 모양에 따라 폐동맥 스텐트 판막의 크기와 삽입 위치를 다르게 해야 시술의 성공률을 높일 수 있다.

또한, 복잡 심장기형 환자들에 대한 CT 또는 MRI 영상을 기반으로 심장 및 혈관 세분화를 시행한 후 STL(stereolithography) 파일을 제작·3D 프린팅을 시행하여 복잡한 해부학적 구조를 정확하게 모델링하고 체외 모의 순환(in vitro mock circulation)을 이용하여 환자 맞춤형 치료를 시행하는 것이 중요하다.

이에 서울대병원 소아청소년과 김기범·소아영상의학과 이활·소아흉부외과 임홍국 교수팀(이하 연구팀)은 심장 컴퓨터단층촬영(CT) 영상으로 3D 프린팅을 이용해 팔로사징 환자의 맞춤형 우심실 유출로를 실제 조직과 유사하게 제작했다.

팔로사징은 우심실 유출로의 협착, 심실 중격 결손, 대동맥 기승, 우심실 비대의 4가지 해부학적 이상을 가지고 있는 선천성 심장질환으로, 해당 환자는 완전교정술을 시행 받은 후 우심실 확장 및 기능저하를 동반한 폐동맥 판막 역류가 있는 상태였다.

연구팀은 3D 프린팅으로 제작한 맞춤형 우심실 유출로를 체외 모의 순환 장치에 연결했다. 이후 다양한 크기의 경피적 폐동맥 스텐트 판막을 환자 맞춤형 우심실 유출로의 다양한 위치에 삽입해서 체외 모의 순환을 시행했다.

이어 장착된 내시경 카메라로 삽입된 스텐트 판막의 상태를 확인하며 환자에게 최적화된 시술법을 찾기 위해 노력했다. 이를 통해 최적의 경피적 폐동맥 스텐트 판막 크기와 삽입 위치를 결정해 지난 2일, 22mm 경피적 폐동맥 판막 삽입술을 시행했다.

그 결과, 환자는 성공적으로 잘 치료가 되어 지난 6일에 건강하게 퇴원했다. 환자는 특별한 부작용 없이 건강한 상태다.

연구팀은 해당 치료법이 다양한 크기와 형태의 우심실 유출로(우심실에서 폐로 가는 혈관인 폐동맥 입구)에서 최적의 경피적 폐동맥 스텐트 판막의 크기 및 삽입 위치를 결정할 수 있게 도와줘 경피적 폐동맥 판막 삽입술의 성공률을 높이고 부작용을 최소화할 수 있을 것으로 기대했다.

김기범 교수(소아청소년과)는 “환자에 따라 다양한 크기와 형태를 보이는 우심실 유출로에서 최적의 경피적 폐동맥 스텐트 판막의 크기와 삽입 위치를 결정하는 것이 시술 성공의 열쇠”라며 “이 치료법을 통하여 다양한 크기와 형태의 우심실 유출로에서 최적의 경피적 폐동맥 스텐트 판막의 크기와 삽입 위치를 결정한다면 경피적 폐동맥 판막 삽입술의 성공률을 높이고 부작용을 최소화할 수 있을 것”이라고 말했다.