전남대학교병원 정형외과 김명선 교수 연구팀이 세계 최초로 3D 금속프린팅 기술을 활용한 ‘3D-금속프린팅 환자 맞춤형 인공 팔꿈치관절 부분 치환술’ 임상 수술에 성공했다.

김명선 교수 연구팀은 지난 5월 26일 팔꿈치 구상돌기 분쇄 골절 환자 김모(59)씨에게 ‘CT 기반 금속 프린팅으로 만든 환자 맞춤형 보철(patient-specific prosthesis)을 사용한 표면 인공관절 치환술’을 했다. 이 수술에는 김 교수 연구팀과 ㈜커스메디가 지난 2019년부터 개발한 인공관절이 사용됐다.

▲  전남대학교병원 정형외과 김명선 교수 연구팀이 지난 5월26일 세계 최초로 3D 금속프린팅 기술을 활용한 환자 맞춤형 인공 팔꿈치 재건 보형물로 임상 수술에 성공한 뒤 단체사진을 촬영하고 있다.

김 교수 연구팀의 인공관절 치료 솔루션은 환자의 CT 영상을 인공지능으로 분석해 수술 전에 미리 심각한 결손 부위의 치료 방안을 시뮬레이션 한다. 이 과정에서 3D 금속 프린팅 기술로 환자에게 필요한 맞춤 인공관절 견본을 제작하고 재차 컴퓨터 시뮬레이션 수술을 진행, 철저한 검증한 이후 환자에게 맞춤형 인공관절 치환 수술에 적용하게 된다.

김 교수 연구팀은 지난 5월 환자 김씨에게 진행한 첫 임상수술로 기술 검증의 첫발을 뗐다. 연구팀은 앞으로 1년간 임상연구를 진행하며 안전성 검증과 치료 효과를 축적한 후, 내년 초부턴 본격적인 제품화·사업화 단계에 돌입할 계획이다. 2024년 말 우선 출시가 목표다. 국내뿐 아니라 미국과 중남미 지역으로의 수출도 목표하고 있어 미국 식품의약청(FDA) 심사도 준비 중이다.

연구팀은 이미 우리 힘줄의 미세 나노 구조와 유사한 나노 패턴을 흉내낸 구조물(scaffold)을 개발해 힘줄 봉합부에 덧대줌으로써 힘줄 조직의 재생을 촉진하는 연구를 발표한 바 있다. 이미 동물실험 단계에서 힘줄 재생의 속도와 질 향상 등의 유효성을 확인했고, 올해 실제 환자의 임상 치료에 적용하는 단계의 연구를 계획하고 있다.

뿐만 아니라 나노 패턴 구조물의 활용방안을 골재생 분야로 확대하는 연구도 진행 중이며, 3D-바이오 프린팅 기술을 이용한 생체 흡수성 골 이식 대체제를 제작해 장골 결손부를 치유하는 동물 실험을 진행 중에 있다. 또 플라즈마가 유발하는 물질 재생 효과를 피부 재생 분야에 활용하는 연구도 진행하고 있다.

김명선 교수는 “이러한 다양한 근골격계 조직재생과 관련한 연구들의 성과가 완치가 어려운 많은 근골격계 질환과 외상 환자들의 치료에 조금이나마 도움이 될 수 있기를 바란다”고 밝혔다.