의료 업계에 3D 모델링과 프린팅이 필요한 이유, 조선대 의대 문영래 교수

[IT동아 이상우 기자] 의료에 적용할 수 있는 CAD/CAM 작업은 어떤 것이 있을까? 조선대 의대 정형외과 문영래 교수는 "3D 이미징과, 프린팅 기술을 융합해, 환자의 몸을 정밀하게 검사하고, 개인 맞춤형 수술을 할 수 있다"고 말했다. 의료에 적용할 수 있는 CAD/CAM 작업은 크게 수술 전 가상 시뮬레이션, 의료 기기 출력, 컴퓨터 기반 평가 등으로 나뉜다. 그리고 이를 위해서는 정밀한 모델링이 필요하다.

단층촬영(CT)을 예로 들어보자. CT는 단층촬영한 화상을 쌓아서 하나의 모델을 만드는 과정으로, 3D 프린터와 비슷하다. 문 교수에 따르면 단층촬영 화상을 모델로 만드는 과정에서 데이터가 손실될 수 있으며, 이를 최소화해야 한다. 특히 단층촬영에서 흐릿하게 보이는 근육 조직 등은 모델링이 어려워, 현재는 해부학 전문가가 직접 참여해 뼈와 근육을 구분하는 작업을 거친다.

현재 쓰이는 검사 장비는 자기공명영상촬영(MRI), 초음파, X선 등이다. 문 교수는, 이러한 정보를 모두 모아서 하나의 모델을 만들면 인체 모델링의 정교함을 높일 수 있다고 말했다. 이른바 멀티 모달(Multi Modal)이다.

이렇게 만든 3D 모델을 활용하면, 의사가 실제 수술 전 컴퓨터 시뮬레이터로 어떤 부분을 어떻게 진료해야 할지, 그리고 보형물을 삽입하기 위해 손상된 뼈를 얼마나 잘라내야 할지 등을 미리 확인할 수 있으며, 이를 통해 부위별/증상별 맞춤 수술 계획을 세워 수술의 질을 높일 수 있다. 가상현실과 증강현실을 기반으로 한 교육용 시뮬레이션으로 쓸 수도 있다. 이를 통해 경력이 적은 의사도 짧은 시간에 전문 시술울 배울 수 있다.

문 교수는 HMD 형태의 의료 장비도 소개했다. 현재 관절경이나 복강경 등을 이용한 수술 과정에서 환자를 바로 앞에 두고, 옆에 있는 화면을 보면서 수술을 진행한다. HMD 형태의 장비를 이용하면 의사가 환자를 보면서 수술해야 할 부분의 영상을 직접 볼 수 있으며, 여기에 ICT 기술을 더해 외부에 있는 다른 전문의에게 실시간으로 의학적 자문도 구할 수 있다.

정교한 3D 모델은 개인 맞춤형 수술 기구를 제작하는 데 이용할 수도 있다. 실제 환자의 체형에 가까운 모델을 기반으로 외과형 정밀 드릴을 사용하기 위한 지지대(가이드)를 예로 들 수 있다. 기성 도구와 달리 관절이나 근육 조직 등의 손상을 최소화하면서 가이드를 뼈에 부착할 수 있기 때문에 수술의 안정성을 높이고, 맞춤형 기구를 통한 정교함도 얻을 수 있다.

한편, 문영래 교수는 현재 IEEE 3D 메디컬 워킹그룹의 의장으로 활동 중이며, 기술 표준화에 앞장서고 있다.

글 / IT동아 이상우(lswoo@itdonga,com)