서울대병원 연구팀은 3D 프린팅과 박동성 체외 모의 순환 기술을 활용해 경피적 폐동맥판막 삽입술의 예후를 정밀하게 예측하는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

기술 개발로 경피적 폐동맥판막 삽입술 예후 정밀 예측과 우심실 기능 호전 여부 분석까지 가능해졌다.

또 기존 치료법으로는 환자 개별 특성에 맞춘 예후 예측이 어려웠던 한계를 극복했다.

경피적 폐동맥판막 삽입술은 폐동맥판막 기능 부전이 있는 환자에게 수술적 접근이 어려운 경우, 비침습적으로 인공 판막을 폐동맥에 삽입해 우심실 기능 개선과 혈류 회복을 돕는다.

그러나 폐동맥판막 질환은 환자마다 해부학적 차이가 커 개별 맞춤형 예후 예측이 필수적이다.

서울대병원 소아청소년과 김기범·소아영상의학과 이활·소아흉부외과 임홍국 교수와 경희대 기계공학과 서종민 교수로 구성된 연구팀은 3D 프린팅 기술을 활용해 환자의 심장 CT 영상을 기반으로 정밀한 해부학적 모델을 제작했다.

이어 박동성 체외 모의 순환을 통해 실제와 유사한 심장 상태를 체외에서 구현하고 혈액 흐름과 판막 기능을 재현했다.

전산유체역학 분석을 통해 혈류 흐름과 압력 분포, 에너지 손실 등을 정밀하게 분석, 이를 바탕으로 최적의 판막 삽입 위치를 도출했다.

특히 '등가 압력 에너지'와 '잉여 혈역학 에너지'를 분석해 우심실 기능 호전 여부를 객관적으로 예측할 수 있는 방법을 개발했다.

시술을 받은 31세 여성 환자 A씨는 활로사징 수술 후 우심실 확장과 기능 저하를 동반한 폐동맥 판막 역류 증상을 겪고 있었으며, 기존의 치료 방법으로는 개별적인 해부학적 특성과 기능 상태에 맞춘 예후 예측이 어려운 상황이었다. 그러나 연구팀은 A씨의 심장 CT 영상을 기반으로 3D 프린팅을 통해 정확한 해부학적 모델을 제작하고, 박동성 체외 모의 순환 기술을 통해 실제 심장 상태를 재현함으로써 예후를 정확히 예측할 수 있었다.

맞춤형 접근법은 실제 환자 사례에서도 효과를 입증했다. 활로사징 수술 후 우심실 확장과 기능 저하를 동반한 폐동맥 판막 역류 증상을 겪던 31세 여성 A씨는 연구팀의 맞춤형 분석을 통해 최적의 시술 계획을 수립했다.

시술 전 발생할 수 있는 합병증을 예측하고 대응한 A씨는 혈류 효율성 개선되고 에너지 손실 저하를 확인하고 건강한 상태로 퇴원했다.

김기범 교수는 "환자 맞춤형 치료 모델은 경피적 폐동맥판막 삽입술 후 발생할 수 있는 다양한 합병증을 사전에 예측해 발생을 예방하고 우심실 기능 호전을 보다 정확하게 예측할 수 있게 해줬다"고 말했다.