3D 랩이 최고의 소아과 병원에서 수술 결과를 개선하는 방법

‘Ospedale Pediatrico Bambino Gesù’는 소아과 전문 병원으로 명성이 자자합니다. 10개의 소아과를 통해 20개 이상의 전문과목을 제공하며 로마나 이탈리아뿐만 아니라 인근 유럽 국가의 어린이도 치료합니다. 또한 인도주의 프로그램을 통해 4개 대륙 16개국을 지원하고 있습니다. 

루카 보로는 Bambino Gesù의 생물의학 엔지니어입니다. 그는3D 랩의 구축과 운영을 돕고 있으며, 3D 재건의 다양한 이점을 직접 경험하고 있습니다. "저희 병원에는 Materialise의 Mimics Innovation Suite를 활용하는 재건 워크스테이션과 복잡한 임상 사례를 세분화하는 그래픽 태블릿을 갖춘 전용 3D 랩이 있습니다."라고 그는 말합니다. 또한 긴급하게 제작해야 하는 해부학 모델을 프린팅하는데 사용하는 두 대의 FDM 3D 프린터도 보유하고 있습니다.

"3D 랩에서는 방사선 이미지를 기반으로 해부학적 부위를 3D로 재건하고 병원의 여러 부서에서 요청하는 재건에 전적으로 참여하고 있습니다. Mimics 소프트웨어를 사용하면 고품질의 복잡한 세그먼테이션을 빠르게 수행할 수 있습니다. Mimics를 사용한 프로젝트 관리는 매우 원활하며, Mimics Web Viewer 덕분에 수술팀의 모든 사람과 3D 모델을 빠르고 쉽게 공유할 수 있습니다." 

루카의 동료이자 Bambino Gesù 심장 흉부 영상 부서의 책임자인 아우렐리오 세치나로 박사는 이 새로운 기술을 혁명이나 다름없다며 환영했습니다.

"저는 진단 영상 전문가입니다."라고 세치나로 박사는 말합니다. "저는 심장, 폐 및 기타 흉부 장기 진단에 컴퓨터 단층 촬영(CT) 및 자기 공명 영상(MRI)과 같은 첨단 기술을 사용하는 데 열정을 갖고 헌신하고 있습니다. 여기에 3D 기술을 추가하여 환자의 해부학 및 병리를 입체적으로 깊이와 부피를 추가하여 연구할 수 있게 되면서 이 분야에 혁명을 일으켰습니다. 

"가상 모델이든 프린팅된 모델이든 3D 모델 사용의 가장 큰 장점은 수술 준비에 도움이 된다는 점입니다. 이를 통해 문제에 대한 더 나은 임상적 해석을 내릴 수 있으며, 팀원 간에 토론하고 의견을 교환하는 데 사용할 수 있습니다. 그 결과 수술팀은 더욱 자신감을 갖고 수술실에 들어갑니다. 그리고 케이스가 복잡할수록 이러한 이점이 진가를 발휘합니다. 

"또한 3D 모델은 수술에 소요되는 시간을 줄이는 데 도움이 됩니다. 예를 들어 악안면 수술의 경우 약 40% 더 빠르게 수술할 수 있습니다. 마취 시간 단축, 출혈 가능성 감소 등 즉각적이고 가시적인 이점이 있습니다. 한마디로 더 나은 수술 결과를 얻을 수 있습니다." 

Bambino Gesù는 주로 악안면 수술(입, 턱, 얼굴, 목), 심장 수술, 신경외과 수술에 3D 기술을 적용합니다. "세치나로 박사는 "3D 기술이 임상적으로 가장 유용하고 가장 큰 이점을 제공하는 분야가 바로 의료 분야입니다."라고 말합니다. 

"악안면 수술의 경우 3D 모델을 생성하고 사용하여 안면 비대칭, jaw retraction 또는 advancement 등의 두개안면 뼈 성장 장애 또는 주걱턱을 치료하는 등 고도로 개별화된 재건 수술을 준비합니다. 또한 사고 후 안면 뼈 재건이나 암 수술에 대비하기 위해 3D 재건을 자주 활용합니다. 악안면 수술에서는 항상 Mimics로 만든 모델을 프린팅합니다."  

세치나로 박사는 심장 수술에서 병원의 전문가들은 3D 재건을 사용하여 어린이와 청소년의 복잡한 선천성 심장 문제를 더 잘 볼 수 있다고 말합니다. "예를 들어 팔로 (Fallot), 양대혈관 우실 기시증, 대혈관 전위증, 심실 결손이 있는 폐동맥 폐쇄증 등이 이에 해당합니다. 아주 특별한 경우를 제외하고는 모형을 만들되 프린팅하지 않고 의료팀이 가상 모델에서 사례를 연구합니다. 

"또한 신경외과에서는 3D 재건이 필수적인 역할을 합니다. 이곳에서는 오랜 준비와 다양한 분야로 구성된 팀이 필요한 매우 복잡한 문제를 가진 환자를 자주 보게 됩니다. 3D 기술과 최고의 의료 전문성을 결합해야 했던 일례로 결합 쌍둥이의 성공적인 분리를 들 수 있습니다." 

쌍둥이 자매인 에르비나와 프레피나는 2018년 여름 중앙아프리카공화국의 수도 방기 인근 마을에서 태어났습니다. 안타깝게도 두 사람은 전문가들이 가장 희귀하고 복잡한 두개골과 대뇌 융합 형태 중 하나라고 부르는 총후두개골로 두개골이 결합되어 있었습니다. 

운 좋게도 로마의 소아과 Bambino Gesù 병원의 마리엘라 에녹 원장은 출산 직후 방기에서 쌍둥이와 어머니 에르미네를 만났습니다. 그녀는 소녀들을 이탈리아로 데려가 Bambino Gesù 에서 수술을 받기로 결정했습니다.

이후 신경외과 전문의, 마취과 전문의, 엔지니어, 성형외과 의사로 구성된 다양한 분야로 이루어진 팀이 쌍둥이를 분리하기 위한 연구와 준비를 시작했습니다. 의사들에게 진정한 도전은 두개골이 합쳐진 것이 아니라 뇌막과 뇌 정맥 시스템의 상당 부분을 공유한다는 것이었습니다.

결합 쌍둥이의 3D 모델을 재구성하는 작업은 매우 복잡했습니다. 모델링해야 하는 해부학적인 부분이 많았습니다. 또한, 이들은 이전에는 볼 수 없었던 특이한 위치, 즉 이 결합된 뇌의 사례에서만 볼 수 있는 독특한 위치에 배열되어 있었습니다.  

루카에 따르면 3D 재건 프로세스를 성공으로 이끈 데에는 Mimics 소프트웨어가 큰 역할을 했습니다. 이를 통해 최적화된 워크플로우와 관리하기 쉬운 3D 메시 표면을 구현하여 작업하기 쉬웠습니다. 또한 불리안, 자르기, 3D 세그먼테이션 기능 등 세분화를 위한 다양한 편집 기능과 마스크도 필수적이었습니다. 실제로 연구팀은 이를 통해 쌍둥이의 뇌와 정맥 시스템을 가상으로 분리하는 데 성공할 수 있었습니다.  

"루카는 "Mimics 소프트웨어는 작업의 품질과 최종 모델을 얻는 데 걸리는 시간을 모두 최적화했습니다."라고 말합니다  

이 모델을 통해 팀은 분리를 위한 단계별 절차를 계획할 수 있었습니다. 또한 가장 중요한 것은 쌍둥이의 엄마에게 2D 이미지가 아닌 실물 크기의 합성 모형으로 수술이 어떻게 진행되는지 보여줄 수 있다는 점입니다. 

결국 18시간이 걸리고 30명으로 구성된 팀이 참여한 절차를 통해 완전한 분리가 성공적으로 이루어졌습니다. 병원에 따르면 두 살배기 자매는 완전히 회복될 것으로 예상했습니다.

지난 10년 동안 3D 기술의 사용은 상당히 가속화되었습니다. 루카에 따르면 그 이유는 환자와 의사에게 임상적 이점이 있다는 인식이 계속 커지고 있기 때문입니다.  

"이 기술의 정확성과 즉각적인 임상적 유용성은 전 세계로 확산되는 데 도움이 되었습니다. 오늘날 모든 고급 병원은 환자의 임상 관리를 위해 복잡한 3D 재건과 3D 프린팅을 사용합니다. 예를 들어 가상 3D 재건은 3D 해부학의 화면 시각화에서 viewer 및 홀로그램의 몰입형 현실로 전환되고 있습니다. 이 모든 것이 의사의 3D 가독성을 높이고 중요한 임상적 결정을 위한 상당한 기술적 지원을 제공하는 데 도움이 될 것입니다." 

세치나로 박사는 더 넓은 관점에서 3D 기술이 모든 소아과 병원에서 병동과 임상적 요구 사항을 충족하는 첨단 치료 지점으로 진화할 것으로 보고 있습니다. "모든 병동에는 3D 프린터가 설치되어 직원들이 환자의 해부학적인 모형과 부품을 픽업할 수 있습니다. 각 병원에는 머티리얼라이즈의 Mimics Innovation Suite와 같은 소프트웨어로 3D 재건을 생성하는 가상 3D 스테이션도 있을 것입니다. 실시간으로 재건을 관리하고 다른 임상 센터와 완전히 몰입된 환경에서 원격으로 논의할 수 있습니다."