서울대병원 연구팀이 개발한 '박동성 체외 모의 순환 기술'의 도움으로 지난해 8월 폐동맥 판막 삽입술을 받은 환자 김지은(가운데)씨와 연구를 이끈 임홍국(오른쪽), 김기범(왼쪽) 교수가 지난달 27일 김씨의 심장을 본뜬 심장 모형을 보며 웃고 있다. 사진 임홍국 교수 

연구팀은 CT(컴퓨터단층촬영) 영상을 기반으로 환자의 심장을 그대로 본뜬 모형을 3D 프린팅으로 제작하고, 실제 심장의 혈류와 압력을 구현한 모의 순환 장치를 개발했다. 한마디로 삽입술을 미리 시뮬레이션 해볼 수 있게 된 것이다. 이를 통해 합병증을 최소화하는 판막 크기와 삽입 위치를 정하는 게 가능해졌다.

2023년 처음 연구를 시작할 때만 해도 심장을 구현할 적합한 재질도 찾지 못한 상태였던 연구팀은 최근에는 시술 후 우심실 기능이 어떻게 변할지 예측하는 방법까지 개발했다. 우심실 수축으로 발생한 혈류와 압력을 에너지로 변환해 우심실이 얼마나 잘 기능할지 분석하는 방식이다. 연구가 1년여 좀 넘게 진행되는 과정에서 전산유체역학 전문가인 서종민 경희대 교수가 합류하는 등 다양한 분야의 전문가와 협업을 통해 이뤄낸 성과다. 그동안 20명의 환자에게 기술을 적용해보면서 노하우도 쌓였다.
[기사 일부 발췌, 출처:중앙일보, 전문: 기사 링크] 

시술 후 합병증 예측을 위한 전산유체역학(CFD) 분석. 압력 분포(왼쪽)와 혈류 흐름(오른쪽) 등을 분석해 시술 후 발생할 수 있는 합병증을 예측할 수 있다.(자료=서울대병원)

서울대병원 소아청소년과 김기범·소아영상의학과 이활·소아흉부외과 임홍국 교수와 경희대 기계공학과 서종민 교수로 구성된 연구팀은 최근 환자 맞춤형 예후 예측 모델을 개발하기 위해 3D 프린팅 기술을 활용하여 환자의 심장 CT 영상을 기반으로 정확한 해부학적 모델을 제작했다. 이어 박동성 체외 모의 순환(Pulsatile Extracorporeal Circulation)을 통해 실제와 유사한 심장 상태를 체외에서 구현하고, 혈액 흐름과 판막 기능을 재현했다. 이를 통해 우심실 기능 변화와 시술 후 예후를 정확하게 예측할 수 있었다.

또한, 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 분석을 통해 혈류의 흐름, 압력 분포, 에너지 손실 등을 정밀하게 분석하고, 이를 바탕으로 시술 후 발생할 수 있는 스텐트 판막 주위누출, 역류, 협착, 폐동맥 폐색 등 합병증을 예방할 수 있는 최적의 판막 삽입 위치를 확인했다.

[기사 일부 발췌, 출처:이데일리, 전문: 기사 링크]