3D프린팅 기술 접목시켜 대동맥혈류이상 잡는다

국내 연구진이 3D프린팅 기술을 적용, 환자 맞춤 심장혈관모형을 만든 다음 4D-MRI로 혈류상태를 촬영하는 방법으로 대동맥 이상 여부를 확인하는데 성공했다.

 서울아산병원은 융합의학과 김남국, 영상의학과 양동현 교수 연구팀이 포스텍 하오진․이상준 교수 연구팀과 공동으로 심장판막이 손상된 환자의 심장혈관모형을 통해 판막 우측 협착 시 피가 소용돌이치듯 나선형으로 정상속도보다 최대 2배까지 빨리 흐른다는 사실을 규명하는데 성공했다고 19일 밝혔다.

 정상적인 대동맥 혈류는 일직선 방향으로 곧게 흐른다. 하지만 대동맥 혈류가 회오리치듯이 나선형으로 흐르게 되면 혈관 벽에 지속적으로 압박, 대동맥을 확장시키거나 심한 경우 파열까지 일으킬 수 있어 주의가 필요하다.

 그러나 지금까지는 이 같은 대동맥 혈류 이상을 정확하게 살펴볼 수 있는 방법이 없어 대동맥의 이상을 포착하기가 어려웠다. 물론 이로 인해 대동맥의 혈류 이상을 정확하게 진단해내기도 쉽지 않았다.

 두 기관 공동 연구팀은 4D 유동 자기공명영상으로부터 얻은 이미지를 시각화하고 속도 등 다양한 유체역학적 수치로 변환할 수 있는 소프트웨어를 자체 개발, 여기에 3D 프린팅 기술을 접목하는 방법으로 이 문제를 해결했다.

 3D프린팅으로 환자의 실제 심혈관 구조와 똑같은 시뮬레이션 모형을 만들어 실제 대동맥 혈류를 재현, 이를 자기공명영상으로 촬영한 뒤 유체역학에 입각해 분석하는 방식으로 혈류의 진행 방향, 속도 등을 파악할 수 있게 된 것이다.

 양동현 교수는 “심장 판막의 구조에 따른 혈류변화를 눈으로 보고 정확한 수치로 나타낼 수 있게 됨에 따라 앞으로 심혈관질환의 진단 및 예측에 도움이 될 수 있을 것”이라고 설명했다.

 또 김남국 교수는 “이번 연구 결과를 활용해 환자의 심혈관 구조를 3D 프린팅으로 재현하고 판막 시술‧전 후의 혈류역학적 변화를 시뮬레이션해 보다 정확한 환자 맞춤형 치료가 이루어질 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

 포스텍 하호진 교수도 “유체역학과 의학간 융합연구의 첫 걸음이 성공적으로 이루어진 만큼 이번 연구결과를 시작으로 앞으로 다양한 혈관 질환의 새로운 진단 및 치료 기법에 대한 연구가 더욱 활기를 띠게 될 것으로 기대된다”고 말했다.

 연구결과는 저명 국제 학술지 네이처의 자매지인 ‘사이언티픽 리포트’ 온라인판에 최신호에 게재됐다.

이기수 의학전문기자 kslee@kmib.co.kr

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