병원 내 PEEK 3D프린팅으로 만든 두개골 임플란트, 벌집 구조와 두피 확장의 역할

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환자에게 꼭 맞는 두개골 임플란트를 출력했다면 다음에는 무엇을 준비해야 할까. 잘츠부르크 대학병원의 사례에서는 임플란트의 무게를 줄이는 일과 이를 덮을 두피를 확보하는 일이 함께 필요했다.

이 글은 3D Systems가 공개한 환자 한 명의 치료 사례를 바탕으로 한다. 의료진은 병원 안에서 PEEK 두개골 임플란트를 3D프린팅하고, 벌집 구조를 선택한 뒤 두피를 서서히 늘려 수술을 준비했다.

AI 개념 이미지: 벌집 구조의 PEEK 두개골 임플란트와 이를 덮는 두피의 관계를 보여준다. 실제 환자나 의료 장비를 촬영한 사진은 아니다.

병원 내 PEEK 3D프린팅이 맡은 일

이 환자는 어린 시절 두개골 봉합선이 너무 일찍, 고르지 않게 붙어 두개골이 비대칭으로 변하고 부피도 줄었다. 의료진은 성장이 끝난 두개골에 들어갈 형태를 만들면서, 삽입 뒤 피부가 임플란트를 충분히 덮을지도 고려해야 했다.

3D Systems 자료에 따르면 산악 지역에 사는 이 환자를 위해 가볍고 온도 변화에 민감하지 않은 임플란트를 만드는 것이 설계 목표였다. 형태뿐 아니라 재료와 무게도 고려해야 했던 셈이다.

잘츠부르크 주립병원은 2021년 대학병원에 3D Systems 프린터를 갖춘 자체 실험실을 마련했다. 이 환자는 병원 자체 프린터로 제작한 임플란트를 받은 첫 환자였다.

자료에 따르면 이 장비는 청정실 조건에서 PEEK를 출력한다. PEEK는 의료기기에 쓰이는 플라스틱으로, 3D Systems는 가벼운 무게와 열·이온화 방사선에 대한 저항성, 사람 뼈와 비슷한 기계적 성질을 장점으로 든다.

제작 과정에서는 속을 꽉 채운 형태와 내부에 빈 공간을 둔 격자 형태 등을 출력했다.

3D Systems는 이 환자의 벌집 구조 임플란트가 꽉 채워 출력한 임플란트의 전체 무게보다 약 40% 가벼웠다고 밝혔다. 이 수치는 해당 환자를 위해 비교한 구조 사이의 차이다. 회사가 밝힌 임플란트 제작 시간은 10시간이었다.

완성한 임플란트는 지름 12cm였고, 가장 넓은 부분은 3cm로 측정됐다. 이 치수는 두피가 덮어야 할 임플란트의 크기를 보여준다.

가벼운 임플란트를 만들어도 두피가 그 형태를 덮을 만큼 있어야 했다. 의료진은 피부를 천천히 늘리는 조직 확장기를 썼다. 3D Systems에 따르면 수개월에 걸쳐 식염수 총 260mL를 조금씩 채워, 두피가 임플란트를 완전히 덮도록 준비했다.

수술에서는 확장기를 제거하고 작은 판과 나사로 임플란트를 고정한 뒤 상처를 처치했다. 사례 자료는 수술 후 형성되는 자연 조직층이 임플란트를 추가로 안정화한다고 설명한다. 이 환자는 준비부터 수술까지 약 1년 반이 걸렸다.

병원에서 출력한 임플란트를 더 널리 이용하려면 의료기기 규정인 MDR의 모든 요건을 충족하는 것이 중요하다고 사례 자료는 설명한다. 3D Systems는 향후 사례에 필요한 문서와 데이터를 갖추기 위한 규제 대응 프로그램이 잘츠부르크 대학병원에 적용됐다고 전했다.

3D Systems는 시술 뒤 이 환자의 신체적·심리적 상태와 삶의 질이 개선됐다고 전한다. 아이컨택은 비슷한 환자 맞춤형 임플란트를 검토할 때, 내부 구조로 줄일 무게와 그 외형을 덮을 피부를 함께 살펴볼 필요가 있다고 본다.