신년특집- 보건의료 육성전략 과제
3D프린팅, 맞춤형 의료기기 발전 핵심기술
건양대병원 정형외과 교수
[의학신문·일간보사] 3D프린팅 기술은 제조업과 의료, IT 등 다양한 분야에서 패러다임의 혁신을 이끌어 미래 환경을 변화시킬 것으로 기대되고 있다. 이는 지금까지의 모든 생산방식을 바꿀만한 잠재력을 지닌 것으로 인정되고 있기 때문이며, 국내뿐 아니라 전 세계적으로 차세대 생산 기술 중 하나로 주목받고 있다.
보건의료산업 분야에서도 예외가 아니다. 3D프린팅의 사용 가능한 원료가 확대됨에 따라 의료비용의 절감, 개인 맞춤형 의료제품에 대한 풍부한 잠재수요 등은 보건산업을 견인할 핵심 기술이 될 것으로 전망하고 있다.
3D프린팅 기술의 큰 특징은 기존의 주조나 단조, 압출, 사출, 용접 등과 같은 기존에 가공이 불가능했던 복잡한 형상의 제조도 가능하고 제조 시간 및 비용을 절감할 수 있다는 것이다. 또한 수요자가 요구하는 맞춤형 부품의 다품종 소량생산이 가능해 기존의 제조 산업의 혁신을 가져올 수 있다는 것이다. 이는 의료계에서 요구하는 것과 맥락을 같이한다.
모든 환자는 개개인에 따라 질환의 특성이 다르고 신체구조의 차이가 있기 때문에 정형화된 제품을 사용하는데 한계가 있다. 하지만 3D프린팅 기술은 이러한 사항을 보완할 수 있다. 3D 프린팅 기술은 미래의 진료실과 수술실의 환경을 완전히 바꿀 것으로 예상되며 이는 보건산업의 새로운 기회와 도전이 될 것이다.
◇개인 맞춤형 의료기기 생산= 3D프린터의 기술의 발전에 따라 보건산업분야에서 기대되는 사항은 다음과 같다.
첫째 어떤 모양이든 자유롭게 제작이 가능함에 따라 다품종 소량생산 및 개인 맞춤형 의료기기 생산으로 인한 새로운 사업 창출이다. 3D스캐너와 3D프린터를 활용할 경우 기존에 구현하기 어려웠던 정밀한 작업까지 가능하게 되어 최적화된 제품으로 환자의 만족도와 치료율을 높일 수 있으며, 확보한 데이트를 통해 언제든지 즉시 재공급이 가능해진다는 것이다. 개인별 편차가 있는 환자들의 신체조건에 최적화된 제품생산으로 보건산업 분야의 새로운 성장모델이 될 것이다.
둘째 양질의 일자리 창출로 전문 인력의 수요의 증대다. 기존에 존재하지 않았던 의료전문 소프트웨어 및 하드웨어 전문가에 대한 수요가 급증하여 고급 일자리가 창출될 것으로 예상된다. 또 미래 3D 프린팅 기술은 소재가 다양화되어 새로운 융복합 분야로 확대가 가능해 보건산업에 특화된 디자이너가 등장할 수 있다.
셋째 환자 수술 부위의 사전 시뮬레이션과 가상 수술이 가능함에 따라 조직 손상을 최소화하고 수술 성공률을 높이는 동시에 수술시간을 획기적으로 단축할 수 있다는 것이다.
필자도 최근 3D프린터를 이용한 환자 맞춤형 일측성 척추 나사 삽입 가이드 수술법에 대한 연구를 진행해 논문을 발표하기도 했다.
기존 시술은 의사의 해부학적 지식과 2차원적 방사선 영상에 의존해 부정확 삽입 비율이 20~30%에 달하는 것으로 학계에 보고되고 있고, 이는 마비 등 신경학적 이상이나 혈관 손상 등 문제를 일으킬 수 있다. 나사가 들어가는 위치를 계산하여 맞춤형 본보기를 만들어 수술에 적용한 결과 정확도 측면에서 오차 범위가 2mm를 넘지 않았으며 잘못된 나사 삽입으로 발생하는 합병증 가능성을 크게 줄이는 계기가 되었다.
넷째 3D프린팅 기술의 발달로 적절한 비용이 책정될 경우 다양한 계층이 혜택을 받을 수 있다는 것이다. 현재까지 보건산업에서 이용 가능한 3D프린터의 경우는 매우 고가이지만 앞으로 보건산업에서의 저가 고품질 3D프린터가 보급될 경우 상대적인 의료비용이 절감되어 소비자들의 후생이 증가될 것으로 보인다.
◇안정성 확보 제도 마련 필요= 이러한 기회 이면에 앞으로 해결해야 할 숙제도 남았다. 3D프린팅 기술이 여러 산업에서 다양한 용도로 활용되고 있지만, 보건산업에서의 사용을 위해서는 안정성 확보에 대한 제도 마련이 필요하다.
또한 3D프린팅 기술이 만드는 다양한 의료기기를 현 의료법 체계 내에서 어떻게 담아내야 할지에 대한 의료기기 허가 범위에 대한 검토가 이루어져야 한다. 더불어 불법 스캐닝 및 무분별한 도용행위에 대한 규제도 필요해 보인다. 무엇보다 3D프린트 된 제품의 인체에 대한 안전성 검증, 기준에 대한 사회적인 공감대 현성을 위한 노력도 필요할 것이다.
아직까지 보건산업의 일부 영역에만 제한적으로 사용되고 있는 3D 프린팅 기술이 미래에는 맞춤형 조직이나 인공장기를 생산하는 시스템으로 발전할 가능성이 크다. 3D프린팅 기술이 가져올 혁신과 더불어 보건산업 제조의 소비시장의 변화와 새로운 유통서비스업 출현 등 국내 기업과 의료기관이 유연하게 대응할 필요가 있다. 3D프린팅 기술의 의료산업 접목이 미래의 의료 환경을 어떻게 바꿔놓을지 귀추가 주목된다.