코이노니아 발행일 : 2020년 3월 30일

근골격계 종양 치료에서의 3D 프린팅의 활용

정형외과 정양국/김상일 교수

근골격계 종양에 대한 수술적 치료는 종양조직 모두를 포함한 정확한 절제가 가장 중요한 목표라고 할 수 있다.
하지만, 수술적 절제 이후에 남은 큰 골 결손의 재건 또한 환자의 삶의 질을 좌우하는 매우 중요한 요소이다. 특히 골반골이나 척추를 침범한 종양은 정확한 절제뿐만 아니라, 절제 후 남은 큰 골 결손의 안정적인 재건이 매우 어렵고 아직 미해결의 과제라고 할 수 있다. 그러나 최근 네비게이션 수술법이나 3D 프린팅 기술을 적용함으로써 보다 정확하면서도 안전한 종양절제와 복잡한 형태와 구조를 재현하는 맞춤형 골 재건이 가능해졌다.

종양절제 후 남은 골 결손의 재건을 위해 3D 프린팅을 활용하여 반대측 골의 mirror image로 재구성한 정확한 형태와 내부구조를 재현한 개별 환자 특이적 재건체를 제작 사용할 수 있을 뿐만 아니라 종양절제 시 계획된 대로 정확히 절제할 수 있는 맞춤형 수술기구를 설계하여 역시 3D 프린팅으로 제작하여 사용할 경우, 3D 프린팅으로 제작되는 골 재건체의 형태와 크기가 일치하는 절제가 가능하며, 절제에 소요되는 시간을 획기적으로 줄일 수 있다. 또한 3D 프린팅을 이용하여 제작된 해부학적 모델을 이용한 구체적인 수술계획의 수립이나 예행수술을 해볼 수 있고, 교육과 훈련에도 유용한 도구로 사용할 수 있다.

3D 프린팅 기술의 활용을 통한 근골격계 종양의 치료는 아직 도입 단계로, 특히 골반골이나 척추를 침범한 종양에서 해당부위의 응력을 충분히 감당할 수 있는 내부구조의 구현이나, 인공 골 재건체와 숙주골 경계부에서의 골 내성장, 관절 재건체와의 조합, 근육이나 건 인대 등 연부조직의 안정적인 부착 등이 숙제로 남아 있다.

환자 특이적인 맞춤형 재건체나 수술기구를 설계, 제작하는데 있어 해당부위의 수술적 접근까지를 고려한 구상과 재현이 요구되며, 이러한 여러 요소들을 충족하고 실제 수술하면서 정확하게 적용하기 위해서는 해부학적 구조와 기능, 종양 생물학을 잘 아는 임상의와 금속재료, 생역학, 설계와 인공 재건체의 제작공정을 담당하는 엔지니어간의 긴밀한 협력(collaboration)이 필수적이다.

본 골연부종양 전이암센터(센터장: 정형외과 정양국 교수)에서는 이러한 협업을 통해 3D 프린팅을 이용하여 천골, 골반골 및 견갑골에서 발생한 악성종양을 근치적으로 절제하고 남은 골 결손을 성공적으로 재건한 바 있다.

< 그림 1. 천골 골육종에 적용한 3D프린팅 재건체 설계와 모형 및 수술 후 사진 >

< 그림 2. 견갑골 유잉육종 절제 후 재건한 방사선 사진과 환아의 술 후 관절기능 >

또한 환자 맞춤형 수술 기구를 이용하여, 해부학적으로 정밀한 절제가 어려운 종양을, 정상조직의 손상을 최소화하면서 성공적으로 절제하는 수술을 시행하고 있다.

< 그림 3. 대퇴골 연골육종 병소와 절제 및 재건시 3D 프린팅으로 제작 사용한 절제가이드 >

근골격계 종양 수술에 있어 이러한 신 기술을 적용한 새로운 치료 패러다임으로 더욱 우수한 치료 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.