제목

3D 프린팅 융합기술을 이용한 개인 맞춤형 캐스트 및 보조기와 인체 삽입형 금속판 개발

상세 설명

연구목표: 3D프린팅과의 의료 융합 기술은 세계적인 컨설팅 그룹들에 의한 분석결과 전체 20조원 규모의 세계 3D 프린팅 시장 규모에서 약 25%(약 5조원)으로 예상되고 있으며, 캐스트를 포함하는 맞춤형 보조기 및 채내 삽입형 금속판의 3D 프린팅 사업은 전세계적으로는 이미 시작되었으나 임상의 적용에 있어 많은 한계점을 들어내고 있음. 1차년도에는 CT, MRI와 같은 기존의 스캐닝 기술(Dicom file)을 이용하여 3D 프린팅을 가능하게 할 수 있는 STL file의 형태로 변환하기 위한 기초적 계측 관련 연구를 진행하여 2D 이미지를 3D로 변환하는 기술력을 확보함. 2차년도에는 다양한 형태의 3D 스캐너를 이용한 스캐닝과 캐스트를 포함하는 맞춤형 보조기용 스캐너를 자체 제작하고 임상연구를 병행하여 실용화 가능성을 평가함. 3차년도에는 축척된 3D 스캐닝과 프린팅 기술을 바탕으로 인체 삽입형 3D 프린팅 금속판과 체외 고정기를 제작하고 실용화를 달성하는 것이 본 연구의 목표임. 연구내용: 3D 프린팅을 이용한 의료 융합 기술은 크게 3단계로, 환부 형태(Shape)를 인식(3D Scanning, MRI, 3D CT 등의 방법을 동원) 하는 단계, 특정 기능을 형태에 맞춰 모델링(3D Modeling) 하는 단계, 3D 프린팅을 하여 환자에게 시술하는 단계로 구분되며, 3년간 인식, 모델링, 프린팅을 가능하게 하는 기술을 확보하고 임상 실험과 연구를 통해 학문적 성과를 이루는 연구를 진행함. 1차년도 : 1) Fresh frozen cadaver (신선 냉동 사체)의 경골-비골 관절 불완정성 모델의 족관절 에 횡나사 삽입 방법을 2가지로 다르게 삽입 후 경-비골 간격의 차이를 삽입 전후의 CT자료를 바탕으로 3D로 변환 후 부피의 차이로 측정하여 수술 방법에 따른 정복차이를 규명함. 2) 초기 일측성 소아 특발성 대퇴골 무혈성 괴사(Legg Calve Perthes disease : LCPD)의 MRI 모델을 3D로 변환하여 건측과 비교하여 괴사 정도를 초기에 판단하고, 예후에 영향을 미치는 부위를 구체화 함. 2차년도 : 체외 고정 의료 기기인 캐스트와 보조기를 광학 방식, 초음파 방식, 압력 측정 방식등의 3D 스캐너를 이용하여 환자 맞춤형으로 자체 제작하여 다양한 형태의 기존의 캐스트와 보조기와 만족도 및 의학적 합병증 발생 빈도 차이등을 조사함. 3차년도 : 3D 프린팅 맞춤형 인체 삽입형 금속판과 체외 고정기를 제작하여 실용화를 달성하기 위한 동물 실험을 진행함. 기대효과: 3D 스캐닝과 환자 -춤형 3D 프린트 캐스트 연구 논문의 경우는 사례를 찾아볼 수 없어, 연구적 가치가 충분할 것으로 예상됨. 특히, 골절 후 환자에 적용하는 캐스트의 경우에는 적용 시점과 유지 기간등이 의학적 근거에 의한 의사의 판단에 의존하는 형태로 정형 외과 의사가 직접 연구에 참여하여 모니터링 한다면 기존의 캐스트가 가지는 부작용을 최소화 하면서 진보된 형태의 환자 맞춤형 의료기기로 발전 할 수 있음. 3D프린팅 맞춤형 보조기나 깔창도 불편감, 낮은 순응도를 획기적으로 개선할 수 있을 것으로 판단됨. 3D 프린팅 맞춤형 인체 삽입 금속판의 경우에는 IT 기술과 융합된다면 고비용, 제작 기간 단축을 통해 맞춤형 의료기기의 기본 모델로 정착될 수 있으며 의족 및 의수 제작을 통한 사지 절단 장애환자 치료에 획기적 발전을 기대할 수 있음.

기관명

한국연구재단

예산

90,000,000원

키워드

프로젝트 기간

2017년 02월 - 2020년 01월

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