차세대 신성장 동력으로 국가간 경쟁이 날로 치열해지고 있는 3D 프린팅 기술. 이 기술이 몰고 올 혁신적인 변화의 흐름은 산업계뿐만 아니라 의료계 전반에 걸친 것이다. 세계 각국의 의료진들은 이 혁명과도 같은 3차원 프린터를 이용해 앞다투어 연구 성과 및 성공적인 수술결과를 발표하고 있다.
3D 프린팅 기술을 활용한 보청기, 인공 치아(임플란트) 제작, 인공 턱뼈 가공에 더해 미국 한 대학병원에서는 기도유지장치를 만들었고 심지어 샴쌍둥이를 분리해내기도 했다.
또한 독일에서는 인공피부의 3D 프린팅을 비롯 사람의 안면 데이터를 읽어내 3차원 프린터로 `인쇄'까지 하는 성과를 냈다.
이렇듯 3D 프린팅 기술은 임상 의료분야에서도 활용도가 점점 높아지고 있으며, 제작·작업상의 오차 없이 입체적이고 정교한 의료기기 제작과 관련 수술이 전세계에 걸쳐 활발하게 진행되고 있는 것이다.
미국 캘리포니아주립대 의과대학 성형외과에서는 지난 2002년, 100시간 이상 소요되는 샴쌍둥이 분리 수술을 3D 프린팅 기술을 활용해 22시간 만에 성공적으로 마친 바 있다. 당시 해당 수술을 진행한 의료진들은 샴쌍둥이가 붙어있는 부위를 MRI로 촬영한 뒤 그것을 3차원 프린터로 출력했다.
의료진들은 붙어있는 두 아기의 장기 및 뼈가 상세히 출력된 결과물을 바탕으로 샴쌍둥이의 안전 수술을 위한 예행연습을 반복했고, 결과는 성공적이었다. 실제 수술이 진행되면서 그 시간이 획기적으로 단축된 것이다.
이처럼 3D 프린터의 출력물은 `3차원 인쇄'라는 특성 상, 평면의 영상을 볼 때보다 더욱 확실하고 자세하게 환자 신체의 손상도 및 증상을 판단할 수 있다.
3D 프린팅 기술이 생명을 살리기도 한다. 미국의 한 대학병원에서는 선천적으로 숨만 쉬면 기도벽이 무너지는 희귀병을 갖고 태어난 두 살 된 아이에게 기도 유지 장치를 만들어 주기도 했다. 수술은 성공적이었으며 기도 유지 장치가 제대로 기능하며 아이는 살 수 있게 됐다.
3D 프린터가 고난이도 의료기술에 접목됨에 따라 기존의 보청기 제작 수준을 뛰어넘어 인간의 생명을 살리는 혁신에 가까운 역할을 하고 있는 것이다.
또한 의료분야와 관련한 3차원 프린터 관련 응용 연구도 활발하게 진행되고 있다. 독일 하노버 레이저센터(LZH)에서는 지난해 인공피부의 3D 프린팅에 성공했으며, 인체조직을 `인쇄'하는 기술 연구에 매진하고 있다.
하노버 레이저센터(LZH)는 “이미 인공피부의 3D 프린팅에 성공했다. 마우스에 이식한 수 mm 크기의 피부가 잘 성장하고 있으며 혈관의 형성도 확인했다”고 전했다. 이와 같은 인공피부 3D 프린팅과 관련한 목표는, 실제 화상환자의 치료에 해당 기술을 사용할 수 있도록 하는 것.
인공피부뿐만 아니라 복잡한 구조의 입체 형상을 제작할 수 있는 3D 프린터는, 다양한 분야에서 활용되고 있다. 베를린 공과대학의 3D 연구실에서는 스캐너로 읽어들인 안면 데이터를 3D 프린터로 인쇄하는 연구를 진행했다.
샴쌍둥이 분리 수술에 이용 및 인공피부 프린팅 이미 성공
의수족 제작도 100달러 불과…인공장기 제작 등 혁신 기대
또한 독일 Fraunhofer 연구소에서는 3D 프린팅 기술을 이용해 인공혈관을 만드는 데 성공하기도 했다.
일본 토야마 대학의 한 연구진도 살아있는 세포를 3D 프린터로 쌓는데 성공, 이 기술을 발전·응용시키면 인공 장기를 제작할 수 있는 가능성이 커지게 된다.
3D 프린팅 기술의 혁명적 역할은 이에 그치지 않는다. 제작비용의 단가가 낮고 결과물을 `출력'하는 시간이 혁신적으로 짧기에, 이를 활용한 의수·의족의 제작으로 아프리카 내전 피해 청소년들에게 새 삶을 선물하기도 한다.
바로 극심한 내전으로 신체가 절단된 피해 청소년들의 의수족을 지원하는 프로젝트에 3D 프린터 기술이 활용되고 있는 것. 남수단에 사는 대니얼 오마(16)는 2년 전 내전으로 두 팔을 잃었지만, 3D 프린터로 `인쇄'한 의수 덕분에 다시 살아갈 용기를 얻었다. 미국 캘리포니아주의 비영리 단체인 `낫임파서블' 창업자가 대니얼의 소식을 접하고 3D 프린터를 이용해 만든 플라스틱 의수를 선물한 것이다. 제작된 의수는 소년의 남아 있는 팔 근육을 이용, 손가락을 움직이는 원리로 작동한다.
2년 전 마을을 덮친 폭격으로 양쪽 팔을 모두 잃은 대니얼은 그동안 절망에 빠져 삶의 다른 길을 가고자 생각하고 있었지만, 그에 대한 인터뷰를 접한 `낫임파서블'의 창업자 에블링이 `대니얼 프로젝트'라는 의수제작 지원사업에 앞장선 것. 그는 호주 출신의 신경과학자 등 관련 전문가들과 팀을 만들고 3D 프린터와 노트북을 챙겨 남수단을 찾았다. 일반적으로 의수족은 그 제작비만 수백만 원이 넘는데, 3D 프린터로 제작한 의수는 비용이 100달러에 불과해 내전 피해 청소년들에게 희망의 선물이 되고 있는 것이다.
보청기, 치아, 의수와 의족부터 3차원 프린팅 기술로 만들어낸 의료장치로 사람의 생명을 살리기까지 하는 3D 프린팅 기술. 의료분야에서는 개인 맞춤형 장비가 필수적인 영역을 중심으로 관련 기술이 적극 활용되고 있다. 실제 의료분야에서 3D 프린터로 세포를 쌓아 올려 인공 장기를 만드는 것도 가능해질 것으로 기대되고 있다.
이처럼 의료분야 전반에 걸친 3D 프린팅 기술의 활용과 관련하여, 향후 각종 산업 및 인도적인 활동의 혁신 동력이 되어 영향을 미칠 것이라는게 전문가들의 의견이다.
의료분야와 생명공학 분야에 걸쳐 3D 프린팅 기술이 접목됨으로써 의수족을 비롯한 인공 장기, 인체 조직 개발이 가능해지면 그야말로 `의료 혁신'의 새로운 엔진으로 기능하게 된다는 것이다.
김지윤 기자
