생기원, 3D 프린팅으로 세계 최대 규모 인공 흉곽 제작

실제 환자 가슴 뼈에 이식하는 수술 성공
인체에 무해한 순수 티타늄 소재로 적용

3D프린팅 인공 흉곽이 인체 모형에 부착된 모습

한국생산기술연구원이 3D 프린팅 기술을 활용해 순수 티타늄 소재의 인공 흉곽을 만들고 중앙대병원에 이를 실제 환자의 가슴뼈에 이식하는 수술에 성공했다.

생기원 강원지역본부 적층성형가공그룹 김건희 그룹장이 이끄는 연구팀은 3D 프린팅 공정기술을 활용, 인체에 무해 하면서도 가벼운 순수 티타늄을 소재로 가로 289㎜, 세로 172㎜ 크기의 맞춤형 인공 흉곽을 제작했다. 이는 인공 흉곽으로는 세계 최대 규모로, 생기원의 기술 이전을 받은 3D 프린팅 의료기기 전문기업 벤타쓰리디(주)도 설계에서부터 제작에 이르는 전 과정에 참여했다.

중앙대 흉부외과 박병준 교수팀은 환자의 종양이 급격히 커져 기대수명이 6개월 이하로 줄어들자 지난달 19일 환자의 흉골과 늑골 10개를 절제한 뒤 제작된 인공 흉곽을 이식하는 데 성공했다.

3D 프린팅 인공 흉곽으로는 세계 6번째 재선 수술이다. 수술을 마친 환자는 빠르게 회복돼 다음 주 퇴원 예정이다.

인공 흉곽 제작의 핵심은 티타늄 소재의 기계적 강도를 기존의 2배 이상인 700MPa(강도계수)로 높인 생기원의 독자적인 금속 3D 프린팅 공정기술에 있다. 김건희 그룹장 연구팀은 무독성 순수 티타늄 분말을 3D 프린팅 공정제어를 통해 10㎚ 직경의 금속 간 화합물로 만들어 거미줄처럼 연결함으로써 기존 합금에 준하는 강도를 구현해 냈다.

완성된 인공 흉곽은 컴퓨터 단층촬영을 통해 환부에 정확히 측정한 뒤 환자 체형에 맞는 정밀한 디자인으로 설계됐다. 무게는 190g에 불과해 삽입 부작용을 줄이고 환자의 회복력을 크게 높였다.

김건희 그룹장은 “3D 프린팅 두개골에 이어 흉곽 이식 수술 성공으로 부작용 우려 없는 맞춤용 인체 삽입물 시대를 열게 됐다. 앞으로 고관절, 무릎관절 등 개인 체형에 따라 달라지는 다양한 인체 삽입물을 제작해 수혜 환자의 폭을 넓히겠다”고 말했다.
이해미 기자 ham7239@