중국 의료진이  11일 선천선 심장병(Congenital Heart Defect)을 앓고 있던 생후 9개월 된 아기를 구하기 위해 3D 심장모델을 사용해 심장 절개 수술을 했으며, 성공을 거뒀다고 17일 ‘가제트 360(Gadgets 360)'이 보도했다.

중국 지린성(吉林省) 북서부 지역에 있는 인민 병원에서 수술을 받은 아기는 태아기에 발생한 선천선 심장병으로 인해 숨이 가쁜 상태였다. 심장 기능 장애로 몸무게는 보통 아기보다 2kg 이상 부족한 5.6kg에 불과했다.

풀 사이즈의 3D 프린팅 심장 복제 모델을 활용한 심장의 완전 절개수술이 성공을 거두기는 이번이 처음이다. 중국 관영 통신사인 신화사는 17일 이 성공 사례가 향후 의사들이 난이도가 높은 수술을 집도하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 내다봤다.

폐정맥 환류를 좌심방으로 바꾸는데 성공

수술 책임자인 인민병원 부설 ‘소아심장수술 센터’의 장 스위친(Zhang Xueqin) 씨는 “3D 프린팅 모델로 아기 심장의 어느 부분을 어떻게 수술해야 할지 정확히 파악할 수 있었고, 수술 시간도 절반 이하로 줄일 수 있었다”고 말했다.

선천성 심장병이란 태아기에 발생하는 심장의 발육이상이나 기형 상태를 말한다. 유전적 요인도 있지만 임신 중의 모체의 바이러스성 질환, 저산소혈증 등으로 인해 발생하고 있는 것으로 밝혀지고 있다.

수술을 받은 아기는 특히 전폐정맥 환류이상으로 고통을 받고 있었다. 좌심방으로 환류해야 하는 폐정맥이 우심방, 또는 대정맥으로 환류하는 것을 말한다. 소아심장수술 센터에서는 3D프린팅 모델을 보면서 폐정맥 환류를 좌심방으로 바꾸는 수술을 집도했다.

장 스위친 씨는 “아기가 병원으로 실려왔을 때 매우 심각한 상태였다”고 말했다. “아기가 너무 어려 빠른 시간 내에 정확한 수술을 집도해야 했다”며, 3D프린팅 기술로 수술에 성공한데 대해 큰 의미를 부여했다.

3D 프린팅 기술이 심장병 수술에 적용되고 있는 것은 최근의 일이다. 지난해 5월 3D솔루션 업체인 다쏘 시스템(Dassault System)은 사람 심장의 좌심방, 우심방, 좌심실, 우심실을 고성능 3D 시뮬레이터로 검증한 심장 모델을 상용화했다.

당시 연구 및 의료 전문가들은 이 모델을 보고 큰 놀라움을 표시했다. 기존의 물리적인 방법으로 불가능했던 정교한 구조의 심장 반응을 시각화하고, 연구는 물론 수술 시 적절히 활용할 수 있게 된 데 따른 것이다.

3D 마이크로 스캐폴드로 신경세포 이식 

브라운대 의과대학 임상 조교수이자 미국심장학회지도전문의(FACC)인 로버트 슈웬글(Robert Schwengel) 박사는 “시뮬레이션 기술의 발전에 대해서는 익히 알고 있었지만 심장 전문의와 의학 연구진들이 실제로 사용할 수 있게 되리라고는 생각지 못했다”고 말했다.

놀라움 가운데 이 기술을 가장 빨리 적용한 곳은 중국이다. ‘가제트 360’에 따르면 중국 장쑤성(江蘇省)에 있는 한 병원에서 지난해 6월 21일 선천성 심장병을 앓고 있던 생후 9개월 된 아기를 시술했다.

그러나 이번처럼 완전 절개 수술이 아니라 부분 절개가 이루어졌다. 이번에 지린성에서 위독한 상태에 있던 아기를 대상으로 완전 절개 수술에 성공함으로써 향후 3D 프린팅을 활용한 심장 수술이 큰 진전이 있을 것으로 예상되고 있다.

의료 분야에서 3D프린팅은 이미 중요한 기술이 됐다. 인공 장기나 치아 제작은 이미 실용화 단계에 들어선 단계다. 가장 어렵다는 아기 심장 수술에 성공을 거둠으로써 3D프린팅의 또 다른 가능성을 보여주고 있다.

연구 분야에 있어서도 이전에 볼 수 없었던 결과를 창출하고 있다. 미국 국립보건원(NIH)은 17일 줄기세포를 뉴런(neurons)으로 분화시킬 수 있는 ‘3D 마이크로 스캐폴드(3D micro-scaffold)’를 개발했다고 밝혔다.

스캐폴드(Scaffold)란 인공으로 만든 줄기세포외 기질(Extracellular Matrix, ECM)과 같은 역할을 하는 3차원 지지체를 말한다. 줄기세포를 주입한 곳에 잘 붙어 있도록 접착 유도물질 역할을 하는 등 조직 구축 및 세포 기능 제어를 할 수 있다.

NIH는 ‘3D 마이크로 스캐폴드'를 이용해 쥐의 뇌 속에 줄기세포를 이식 중이라고 밝혔다. 그리고 이 과정의 연구 결과를 종합한 플랫폼을 구축할 예정으로 있으며, 인간 뇌 치료에 도움을 줄 수 있을 것이라고 말했다.

그동안 연구자들은 파킨슨 병 등의 치료 방법을 개발하기 위해 쥐 등의 동물에 뉴런 이식을 시도해왔다. 그러나 결과가 매우 미온적이었다. 그러나 3D 프린팅 기술 발전으로 그것이 가능해졌으며, 뉴런 연구가 활성화될 것으로 보인다.