CT 영상 기반 환자맞춤형 3D프린팅 좌심방이 폐색술을 위한 리허설 시뮬레이션 팬텀 제작 연구

좌심방이 폐색은 혈전의 80-90%가 좌심방에서 생성되고, 이를 폐색 장치를 이용하여 좌심방이 입구를 폐쇄하여 혈전증이 되는 원인을 차단한다. 기존 심방세동 환자들의 좌심방이 폐색 발생을 획기적으로 줄일 수 있는 시술이지만, 시술에 사용되는 폐색 장치의 크기를 결정하기 위해서는 컴퓨터단층촬영 혈관 조영술 및 경식도 심초음파 검사 등 의료 이미지에 의존하게 된다. 이 연구에서는 시술 전 컴퓨터단층촬영 혈관 조영술을 이용하여 영상분할 및 3D 모델링을 진행하고 환자 맞춤형 좌심방이폐색술 리허설 팬텀을 제작했다. 또한 3D 프린팅 됨 팬텀의 정확성을 평가하기 위해 3D 모델링과 출력된 팬텀에 각각 랜드마크를 지정하여 비교하였다. 최종적으로 3D 프린팅 된 팬텀은 시술 전 리허설에 적용되었고, 시술전 예측한 폐색 장치의 사이즈와 시술에 적용된 폐색 장치의 사이즈의 오차를 확인했다. 시술전 컴퓨터단층촬영 혈관조영술을 획득하고 영상을 이용하여 영상분할 및 3D 모델링을 진행하였다. 팬텀의 해부학적 구조는 좌심방이, 좌심방, 좌폐정맥, 회전관상동맥, 승모판 고리로 구성되었으며, 실제 시술 장치를 삽입하기 위해 좌심방이를 마주보는 좌심방의 반대편을 잘라내어 장치가 삽입될 수 있게 하였다. 출력은 SLA 방식의 3D 프린터 X-FAB 의 FLEXI693 재료를 이용하여 출력하였으며, 이소프로판올을 이용해 레진을 세척하고, UV 경화를 통해 후처리를 진행하였다. 출력된 팬텀과 의료영상 3D 모델링 간의 정확도를 확인하기 위해 비교하였고, 출력된 팬텀을 이용해 시술 전 미리 장치를 예측할 수 있게 시뮬레이션 되었다. 2019-2020년 2년에 걸쳐 총 10건의 좌심방이 폐색술이 수행되었다. 수술 전 3D 프린터로 팬텀을 출력하고, 병변의 모양과 크기를 확인했다. 특히 승모판 고리의 위치와 왼쪽 폐정맥의 위치는 시술 계획에 유용하게 이용되었다. 또한, 삽입될 장치의 크기를 예측하고 실제 작업에 사용 된 장치의 크기를 비교하였으며, 0.28 ± 0.20 mm (p = 0.007) 으로 통계적으로 유의한 차이가 있음을 확인하였다. 컴퓨터 단층 촬영 혈관조영술을 기반으로 환자 맞춤형 팬텀을 출력했다. 이 팬텀을 이용하여, 삽입장치가 시술 전에 정확히 예측될 수 있으며 시술에 유용하다는 것을 확인했다. 또한 상대적 으로 시술 케이스가 적은 좌심방이 폐색술을 3D프린팅 팬텀으로 리허설 시뮬레이션 함으로써 경험이 적은 의사들의 교육에 접근하기 어려운 점을 극복할 수 있다.