3D 프린팅과 박동성 체외 모의 순환 기술 활용한 맞춤형 치료 접근법 제시
우심실 기능 호전 예측을 통한 경피적 폐동맥판막 삽입술 치료 성공률 향상 기대

서울대병원 연구팀이 3D 프린팅과 박동성 체외 모의 순환 기술을 활용해 경피적 폐동맥판막 삽입술(TPVR)의 예후를 정밀하게 예측하고 우심실 기능 호전 여부를 분석하는 획기적인 방법을 개발했다고 밝혔다. 이 연구는 이건희 소아암‧희귀질환극복사업의 지원 아래 이뤄졌으며, 기존 치료법이 가진 개별 환자 특성에 따른 예후 예측의 한계를 넘어섰다는 병원측의 설명이다.

TPVR은 폐동맥판막 기능 부전 환자에게 비침습적으로 인공 판막을 삽입해 혈류 회복과 우심실 기능 개선을 목표로 한다. 그러나 해부학적 차이가 큰 해당 질환 특성상 맞춤형 예후 예측이 필수적이다.

연구팀은 심장 CT 영상을 기반으로 3D 프린팅 기술을 통해 정확한 해부학적 모델을 제작하고, 박동성 체외 모의 순환(Pulsatile Extracorporeal Circulation)을 사용해 실제와 유사한 심장 상태를 구현했다. 이를 통해 혈액 흐름 및 판막 기능을 재현하며 시술 후 발생할 변화를 정밀히 관찰했다.

시술 후 합병증 예측을 위한 전산유체역학(CFD) 분석: 압력 분포(왼쪽)와 혈류 흐름(오른쪽) 등을 분석해 시술 후 발생할 수 있는 합병증을 예측함 (서울대병원 제공)
시술 후 합병증 예측을 위한 전산유체역학(CFD) 분석: 압력 분포(왼쪽)와 혈류 흐름(오른쪽) 등을 분석해 시술 후 발생할 수 있는 합병증을 예측함 (서울대병원 제공)
또한 전산유체역학(CFD) 분석 기법으로 혈류 흐름, 압력 분포, 에너지 손실 등을 평가했으며, 최적의 판막 위치와 합병증 예방 방안을 제시했다. 특히 '등가 압력 에너지(EEP)'와 '잉여 혈역학 에너지(SHE)' 지표를 통해 시술 후 우심실 기능 변화를 객관적으로 측정하는 방법도 개발됐다.

31세 여성 환자 A씨 사례는 이 새로운 접근법의 성공 가능성을 입증한다. 활로사징 수술 후 폐동맥판막 역류 증상을 겪던 A씨는 시술 전 3D 모델링과 박동성 체외 모의를 통해 맞춤형 치료 계획이 세워졌다. 결과적으로 합병증 없이 우심실 기능 개선이 확인됐고, 건강한 상태로 퇴원했다.

김기범 서울대병원 소아청소년과 교수는 "이번 연구가 다양한 복잡한 심혈관 질환에서 효과적인 맞춤형 치료 가능성을 열었다"며 "합병증 예방 및 우심실 기능 호전 전망이 보다 명확해졌다"고 밝혔다.

이번 연구는 TPVR 시술뿐만 아니라 향후 다양한 심혈관 질환 치료에서 맞춤형 접근법의 중요성과 잠재력을 보여준다. 이를 통해 치료 성공률과 환자의 삶의 질 향상에 기여할 것으로 기대된다.

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