의료분야에서 ICT기술접목 의료기기 기술
작성자 : nhk2050 분류 : 연구개발 | IT 작성일 : 2018.02.21 15:09:33 조회 : 699 키워드 : 4차산업혁명,스마트헬스,3D프린팅,ICT연계의료기기
(질문배경)
FDA에 따르면 2015년 3D 프린팅 의료기기로 85개의 제품이 허가되었다고 하나, 관련 리스트는 현재 공개하고 있지 않다. 현재까지 공개된 3D 프린팅 의료기기 허가 제품은 4개로 환자 맞춤형 임플란트, 고관절 및 무릎, 척추케이지 등과 수술용 가이드, 치과용 브릿지가 포함되어 있다. 미국의 한 치과 보철 기업에서는 3D 프린터를 통해 환자에게 꼭 맞는 보철물을 생산하여 판매 중이다. 중국에서 보도된 자료에 따르면, 티타늄 메쉬를 활용하여 함몰된 두개골을 대체하는 경우가 있었으며, 벨기에에서는 환자의 턱관절을 티타늄으로 제작한 인공 턱뼈로 대체하는 수술이 진행되었다. 3D프린팅 의료기기의 기술에 대해서 알아본다.
그림1. 두개골 임플란트/인공턱/치과보철/인공 골반뼈의 프린팅기술
(두개골 임플란트/인공턱/치과보철 등의 프린팅기술 사례)
다공성 맞춤형 두개골 임플란트의 3D프린팅은 알파폼 AG(Alphaform AG)가 일렉트로 옵티컬 시스템즈(Electro Optical Systems, EOS)의 직접 금속 레이저 소결 3D 프린터를 사용해서 제작하고 있음. 다공성 구조를 통해 유체 흐름, 열 발산이 가능하고 두개골 자체의 뼈 조직과 결합되는 특성을 갖췄음. 인콩턱 3D프린팅은 2012년 벨기에 의료진은 3D 프린터로 제작한 인공턱을 최초로 이식하는데 성공하고 이것은 티타늄을 소재로 하여 레이저 방식으로 제작된 인공 턱은 107g이었으며 환자의 아래턱을 완전히 제거한 후 인공턱을 삽입함. 치과보철 3D프린팅은 3D 데이터를 활용하여 환자의 구강을 스캔하고 3D 프린터로 맞춤형 보철을 출력하는 방식이며, 기존 석고를 활용한 보철 제작 기법과 비교해 환자의 구강 정보를 보관하기 좋고, 비용이나 시간 측면에서도 유리함.원거리 제작이 가능하며 빠르고 정교하게 제작할 수 있고 대량 생산이 가능한 장점이 있다. 인공 골반뼈 3D프린팅은 연세대 세브란스병원 신경외과 신동아 교수팀은 암세포가 자란 골반뼈를 제거한 뒤 3D 프린터로 복제한 인공 골반뼈를 이식함. 3D 프린팅으로 환자의 해부학적 구조에 정확하게 맞아떨어지는 임플란트(보형물) 제작하여 인체 구조물을 완전히 대체한 사례임. 보스톤클래식치과 홍경재원장은(시스루테크 설립)
첨단 3D 시뮬레이션 분석 프로그램과 3D 프린팅 기술을 이용하여 디지털 방식의 투명 치아교정기 제작함. 교정 비용･기간 축소가 가능하고, 투명교정장치 및 제작방법에 관한 4개의 특허를 보유하고 있음 메디쎄이는 환자의 컴퓨터 단층촬영(CT) 자료를 기반으로 금속 3D 프린터를 이용해 인체에 이식 가능한 티타늄재질인 인공 발뒤꿈치뼈를 최근 개발함. 인체의 복잡한 뼈를 환자 개인에 맞춰 정밀하게 복원할 수 있어 기존에 치료가 불가능하거나 어려움이 있는 환자에게 혜택을 주는 등의 사례가 많이 있다.
(3D프린팅 의료기기의 개발동향 및 시장 전망)
3D 프린팅 기술은 재료를 적층하는 방식으로 조형물을 제조하는 기술로 2000년 대 후반 전 세계적으로 미래유망기술로 주목 받기 시작하였으며 다품종 소량 생산이라는 특징으로 높은 가능성을 보유한 기술이다. 세계 의료용 3D 프린터 시장은 2015년 5.4억 달러에서 매년 15.4% 성장하여 2021년에는 12.9억 달러 규모로 성장할 것으로 전망되고 있으며, 국내 시장은 연평균 29.1%씩 성장하여 2021년에는 403억원에 이를 것으로 전망된다고 한다. 의료 산업에서 3D 프린팅 기술은 경제성과 활용도가 높기 때문에, 개개인의 특성에 따라 차별화된 서비스가 필요한 의료 산업에서는 맞춤형 제품의 효용성이 크며, 시장 수요 또한 급격히 증가 추세에 있다. 실례로 인공관절, 임플란트, 인공기도, 보청기 등은 기성 제품으로는 해결할 수 없는 부분을 인체맞춤형으로 제작하게 되면 우수한 의료적 효과를 얻을 수 있으며 치료 분야의 새로운 가능성을 열수 있을 것으로 예상하고 있다. 현재 3D 프린팅으로 제조된 안전관리를 위해서 “3D프린터를 이용하여 제조되는 맞춤형 의료기기 허가심사 가이드라인”이 마련되었으며, 관련 연구사업을추진하는 등 발빠른 움직임을 보이고 있다. 신개념 의료기기로써 3D 프린팅이 갖는 가장 큰 장점은 기존의 의료기기에서 쉽지 않았던 환자 맞춤형 의료기기를 제작할 수 있다는 점에서 특히 활용도가 높을 것으로 기대된다.
Tip
세계 의료용 3D 프린터 시장은 2015년 5.4억 달러에서 매년 15.4% 성장하여 2021년에는 12.9억 달러 규모로 성장할 것으로 전망되고 있으며, 국내 시장은 연평균 29.1%씩 성장하여 2021년에는 403억원에 이를 것으로 전망된다.
<참고자료>☞ 본문 답변과 관련된 사이트, 문헌자료
www.nifds.go.kr/_custom/nifds/_common/board/download.jsp?attach_no=22237
<전문용어>
3D프린팅 의료기기, 두개골 임플란트, 인공턱, 인공 골반뼈