VinUni 대학의 의사와 엔지니어 그룹이 개발한 이 장치는 전 세계 의 유사 제품과 비교했을 때 비용이 1/10에 불과한 망원경과 같이 무릎 교체 수술이 정확한 결과를 얻을 수 있도록 도와줍니다.
VinUni 대학 의학 3D 기술 연구 센터의 VinUni 3D 랩 그룹의 Pham Trung Hieu 박사와 그의 동료들은 최대 98%의 정확도로 인공 관절 교체 수술 위치를 파악할 수 있는 개인화된 수술 내비게이션 장치(PSI)를 개발하는 데 성공했습니다. 이 연구는 VnExpress 가 주관한 2023 과학 이니셔티브에서 2등상을 수상했습니다.
이 장치는 외과의가 프로그래밍 계획에 따라 수술 중 뼈를 절단하는 데 도움을 주어 인공 관절 배치의 정확도를 높여 환자에게 최적의 수술 효과와 안전성을 제공하는 데 도움이 됩니다. 베트남에서는 인공관절 수술에 PSI를 적용한 연구가 전혀 진행되지 않았습니다.
BSCK II Pham Trung Hieu는 무릎 교체 수술용 유도 장치 제품으로 2등을 수상했습니다. 사진: 지앙 후이
히에우 박사는 손상된 뼈와 관절 구조를 치료하고 재건하기 위한 수술을 수행할 때는 고정밀 항법 보조 장치의 지원이 필요하다고 말했습니다. 뼈와 관절 시스템은 3차원 공간에서 복잡하고 역동적인 균형 시스템이기 때문입니다. 인공관절을 부적절하게 배치하면 신체의 운동축이 변하여 수술 후 이동성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 통증이 장기간 지속되거나 신체 내 인공관절의 수명이 단축될 수 있습니다.
현재 모든 종류의 인공관절과 이에 따른 항법 보조장치는 수입되어 유럽과 미국의 신체에 맞게 설계되고 있습니다. 베트남인의 뼈 구조와 이러한 수술 도구 사이의 불일치는 임플란트의 정확한 위치에 영향을 미쳐 치료 효과를 감소시킬 수 있으며, 외과의가 경험이 없으면 합병증으로 이어질 수도 있습니다.
로봇이나 내비게이션과 같은 다른 위치 지정 시스템을 사용하는 것은 종종 너무 복잡하고, 수술 시간이 길어지며 엄청나게 비싼 투자 비용이 필요하므로 베트남 대부분 인구의 상황에 적합하지 않습니다.
"연구진은 생체적합성 3D 소재로 인쇄된 개인 맞춤형 수술 유도 장치라는 아이디어를 개발했습니다. 이 장치는 환자의 조직에 안전하게 접촉할 수 있으며, 현재 출시된 장치보다 정확도와 안전성을 더 낮은 생산 비용으로 달성했습니다."라고 Hieu 박사는 말했습니다.
전체 무릎 교체 수술에서 사용되는 개인 맞춤형 수술 유도 장치. 사진: 빈유니대학교 의학 3D 기술 센터
최종 PSI 제품을 만들기 전에 팀은 최적의 디자인을 계산하고 수백 가지 제품 모델에 대한 테스트 인쇄와 실험을 거치는 데 1년 이상이 걸렸습니다. 이러한 디자인은 CT나 MRI 스캔을 통해 얻은 뼈와 관절 구조 데이터를 기반으로 제작되고, 각 환자의 올바른 뼈 위치에 맞게 성형됩니다.
이 장치 덕분에 외과의는 수술할 부위만 명확하게 노출시키고, 2~3개의 작은 3D 프린팅 장치를 사용하여 각 뼈 조각의 위치를 정확하게 파악하기만 하면 됩니다. 이전에는 외과의가 30개가 넘는 기계적 도구를 사용하여 팔다리의 다른 랜드마크를 통해 복잡하게 간접적으로 위치를 찾아야 했습니다.
또한, 이 연구에서 연구팀은 3D 프린팅 기술을 사용하여 환자 자신의 무릎 관절 모형도 인쇄했습니다. 인쇄된 해부학적 모델은 수술 유도 장치를 사용하는 외과의가 공식적인 수술 전 시뮬레이션을 실시하는 데 도움이 되며, 관절 교체에 대해 배우기 시작하는 젊은 의사를 교육하는 데에도 도움이 됩니다.
따라서 각 사례에 대해 의사는 수술을 두 번씩 실시합니다. 수술 전에 해부학적 모형과 가이드 보조 장치를 결합한 수술을 시행한 후, 설계된 PSI 절단 트레이를 이용해 환자에게 실제 수술을 시행합니다.
정보 수신부터 완성된 절삭 금형을 완성하기까지의 전체 과정은 평균 3일(빠르면 2일) 밖에 걸리지 않으며, 비용도 전 세계 유사 제품과 비교해 1/10에 불과합니다.
이 팀은 Vinmec 의료 시스템에서 3D 프린팅 기술을 사용하여 개인화된 수술 유도 장치를 개발하여 무릎 전체 교체 수술 50건, 고관절 교체 수술 40건, 기타 관절 교체 수술 및 뼈 정렬 수술 수백 건을 성공적으로 수행했습니다. 이 기술은 구개열이 있는 어린이를 위한 코 모형, 복잡한 심혈관 질환에 대한 중재적 스텐트를 개인화하는 데 도움이 되는 해부학적 모형, 두개골 결손을 위한 3D 티타늄 패치 모형을 만드는 데에도 적용됩니다.
빈유니대학교 의학 3D 기술 연구 센터의 의사와 엔지니어 그룹. 사진: NVCC
VnExpress 와의 인터뷰에서 Vinmec Healthcare System의 정형외과 및 스포츠 의학 센터 소장인 Tran Trung Dung 교수 겸 의사는 의학에서 개인화된 치료가 세계적인 추세이며, 수술 유도 장치의 개발이 수술 효율성을 최적화하는 데 기여할 것이라고 말했습니다. 이전에는 경험이 풍부한 외과의가 원하는 최대 수술 정확도인 약 90%를 달성할 수 있었지만, 수술 유도 장치를 사용하면 정확도가 98%에 가까워질 수 있습니다. 둥 교수는 "내비게이션 기술은 수술의 성공률을 높이는 데 중요한 역할을 하는 정확도를 높이는 데 도움이 되는 '스코프'와 같다"고 말했다.
Dung 교수는 Hieu 박사 팀과 VinUni 3D 랩의 솔루션을 높이 평가했습니다. 이 새로운 기술은 각 환자의 자연스러운 해부학적 매개변수에 적합한 매개변수를 사용하여 "도면"을 정확하게 만들어 수술 시간을 단축하는 데 도움이 되기 때문입니다. 그는 "개인화된 절단 금형을 제작하는 3D 프린팅 기술은 표준화의 의미도 가지고 있으며, 가까운 미래에 베트남 사람들의 특성에 맞는 대량 생산이 가능한 제품을 만드는 데 도움이 될 것"이라고 말했습니다.
그는 현재 전 세계 여러 병원에서 수술 유도 장치를 적용하는 데는 약 3~6주가 걸리고 비용은 약 3,000달러라고 덧붙였다. 하지만 새로운 3D 프린팅 기술을 사용하면 작업 시간이 약 2일로 단축되고 비용도 수백만 VND에 불과합니다. Dung 교수는 다음 단계에서 VinUni 3D Lab이 다른 많은 수술 응용 분야에서도 제품을 표준화하여 의사들이 수술 효율성을 개선할 수 있도록 돕고, 동시에 더 많은 국내 환자가 세계의 첨단 과학기술의 혜택을 받을 수 있기를 바라고 있습니다.
수상식 후 기쁨을 표한 히에우 박사는 이번 수상식이 팀원들이 서로 교류하고 학습하며 제품을 소개하는 놀이터였으며, 동시에 높은 전문적 자격을 갖춘 심사위원들이 제품을 더욱 개선하는 데 도움이 되는 의견을 제시했다고 말했습니다. 그는 "이 제품이 많은 사용자, 특히 관절 교체 수술과 정형외과적 외상을 입는 환자에게 도달하여 더욱 적합한 비용으로 더욱 뛰어난 개량 제품을 사용할 수 있기를 바란다"고 말했다.
2년차를 맞은 VnExpress의 2023 과학 이니셔티브 콘테스트는 과학과 기술을 사랑하는 사람들을 위한 놀이터를 만들고자 합니다. 40세 미만의 전문 및 비전문 과학자를 대상으로 과학 및 기술 발전의 적용을 가속화하기 위한 이니셔티브, 솔루션 및 연결을 모색합니다.
누 퀸
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