그동안 복잡한 구조로 정확히 알기 어려웠던 활차의 표준 모델 구현
SCI급 국제 학술지에 게재, 실제 활차를 대체하는 새로운 수술법 가능성 열어
활차 손상으로 고통받는 사시환자에게 큰 도움 될 것으로 기대
건국대병원 안과 신현진 교수팀이 환자 맞춤형 수술 3D 프린팅 전문기업 애니메디솔루션(대표 김국배)와 마이크로-CT(Computed Tomography)데이터를 기반으로 상사근 활차(trochlea of superior oblique muscle)의 표준 모델을 구현, 3D 프린팅으로 활차 임플란트 시제품을 제작하는 데 성공했다.
이번 연구는 SCI급 국제 학술지인 ‘The International Journal of Advanced Manufacturing Technology’의 2023년 3월호에 게재됐다. 논문명은 마이크로-CT 이미지 기반의 상사근 활차의 3D 프린팅 및 향후 응용(3D printing from micro-CT images of the trochlea of the superior oblique muscle and its future applications)이다.
앞서 신현진 교수는 이번 연구의 기초가 되었던 외안근 구조에 대한 기초 연구로 2018년 미국안과학회서 베스트 포스터를 수상했으며, 이번 연구로는 2022년 대한안과학회 제128회 학술대회서 학술상을 받은 바 있다.
눈은 외안근의 수축과 이완을 통해 움직인다. 외안근 중 상사근(Superior Oblique Muscle)은 눈을 회전시키며 아래쪽으로 움직이게 하는 근육이다. 활차는 눈을 둘러싸고 있는 뼈인 안와(Orbit)의 내측 상벽에 위치한 비대칭 원통형의 연골 조직으로, 상사근 힘줄(SOM tendon)이 지나가는 통로다.
활차는 상사근 힘줄의 원활한 움직임을 돕는 ‘도르래’ 역할을 한다. 따라서 상사근 활차에 손상이 생기면, 상사근의 움직임이 제한되면서 복시, 안구운동장애, 이상두위 등의 합병증이 발생할 수 있다. 상사근 활차는 안와의 앞쪽 가장자리에 위치해 있어 외상에 취약하다.
기존에는 활차에 손상이 생기면, 활차의 복잡한 위치와 구조로 활차 자체보다는 활차를 통과하는 상사근 힘줄 수술을 진행하는 경우가 많았다. 이에 건국대병원 신현진 교수팀은 애니메디솔루션과 공동 연구를 통해 표준화된 활차 모델을 설계, 활차의 구조적 특징을 이해하고, 3D 프린팅 기술을 접목해 활차 임플란트 시제품을 제작, 향후 ‘활차 대체술’이라는 새로운 수술적 개념으로 확장 가능성을 입증했다.
연구팀은 사체에서 추출한 활차 조직을 매우 작은 조직의 내부 구조를 고해상도로 정확히 스캔할 수 있는 마이크로-CT를 통해 촬영했다. 이미지 데이터에서 해부학적 구조 정보를 추출해 소프트웨어를 통해 3차원 형상으로 모델링했다. 최종적으로는 해당 표준 모델을 기반으로 활차 조직을 대체할 수 있는 활차 임플란트를 설계했고, 검증을 위해 3D 프린터로 제작해, 이를 사체에 적용했다.
신현진 교수는 “마이크로-CT 및 3D 프린팅 기술을 접목해 표준화된 활차 모델을 구현함으로써, 기존에는 정확히 알기 어려웠던 활차의 3차원적 구조 정보를 정량적으로 도출했다는 데 의의가 있다”고 밝혔다.
이번 연구에서 도출된 활차의 구조 정보와 표준화된 모델은 의약 분야의 교육 연구, 향후 3D 프린팅을 접목한 환자 맞춤형 조직 이식의 가능성을 보여준 연구로 주목을 받고 있다.
신현진 교수는 “향후 생체 적합성 재료를 활용한 3D 프린팅 기술이 개발된다면, 머지 않아 환자 맞춤형 활자 임플란트 제작 및 실제 적용이 가능해질 것으로 기대”한다며, “이 기술은 활차 손상으로 고통받는 사시환자에게 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다.
