Artec 3D 스캐너 및 Geomagic Freeform 소프트웨어를 사용한 환자별 흉부 임플란트 제작

이 기업의 사명은 각 환자의 해부학적 구조에 완벽하게 맞고 흉벽 성장의 기형인 선천적 흉부 기형과 같은 병리의 저침습적 치료에 적합한 맞춤형 의료용 3D 솔루션을 제공하는 것입니다. 

의료 분야에서 급변하는 기술 발전은 개인 맞춤형 의료 솔루션 개발에서 중추적인 역할을 해왔습니다. 몇 년 전만 해도 불가능한 것처럼 보였던 것이 오늘날의 첨단 기술 세계에서는 현실로 다가왔습니다. 공공 및 사설 의료 기관 모두 3D 스캐닝과 같은 혁신적인 기술을 사용하여 삶의 질을 크게 향상하는 맞춤형 의료 보조 도구를 제작할 뿐만 아니라 환자를 진단하고 치료합니다.

Anatomik Modeling은 3D 주문 제작형 임플란트의 설계 및 개발 분야에서 전문 기술을 보유한 회사입니다. 이 기업의 사명은 각 환자의 해부학적 구조에 완벽하게 맞고 흉벽 성장의 기형인 선천적 흉부 기형과 같은 병리의 저침습적 치료에 적합한 맞춤형 의료용 3D 솔루션을 제공하는 것입니다.  이러한 기형의 몇몇 예로 흉골에 갈비뼈를 연결하고 흉골의 오목한 결손을 유발하는 연골의 과도한 성장인 오목가슴과 몸의 한쪽 면에 발육 부전의 가슴 근육을 유발하는 폴란드 증후군이 있습니다.

Anatomik Modeling의 최고 기술 책임자 겸 공동 창립자인 Benjamin Moreno는 개인 맞춤형 의료 및 주문 제작형 의료 기기를 통해 전통적인 의료 기기가 적합하지 않은 환자에게 필요한 치료 및 솔루션을 제공할 수 있다고 생각하고 있습니다. 맞춤형 의료 기기는 다수의 복잡한 해부학적 환자의 요구를 충족하고 향상된 결과를 도출해 수술 및 회복 시간을 대폭 단축할 수 있습니다.

특히, Benjamin과 그의 전문가 팀은 Geomagic Freeform 소프트웨어와 함께 Artec 3D 스캐닝 솔루션을 사용하여 완벽한 맞춤형 흉부 임플란트를 설계하고 결과를 모니터링합니다. 현재의 작업 흐름은 다음과 같습니다. 수술 전에 환자는 기형에 대해 필요한 데이터를 수집하기 위해 여러 번의 스캔 세션을 거칩니다. Artec 3D 스캐너는 외부에서 환자의 흉부 정보를 캡처하는 데 사용되며, CT 스캔은 환자 흉곽의 내부 구조를 보기 위해 행합니다.

오목가슴 흉부 선천성 기형을 치료하기 위한 3D 주문 제작형 임플란트의 디자인 작업

그런 다음 맞춤형 임플란트를 설계하기 위해 환자의 CT 스캔 데이터를 STL 또는 OBJ와 같은 표준 파일 형식으로 Geomagic Freeform 소프트웨어에 직접 가져옵니다. 이 첨단 3D 소프트웨어는 특히 가상 환경에서 사용자에게 조각의 신체적 감각을 주는 조각 도구인 햅틱 장치와 함께 사용할 수 있어 유기적인 형태의 디자인 및 제조에 적합합니다.

“Freeform은 환자의 해부학적 구조에 완벽하게 맞는 의료 기기를 설계하는 데 사용됩니다. 당사의 모든 의료 기기는 유기적인 형태를 가지므로 Freeform은 그런 작업의 수행에 안성맞춤인 소프트웨어입니다. 물론, 당사는 완전히 자유로운 방식으로 의료 기기를 조작하고 형태를 만들 수 있는 Phantom Haptic 장치를 사용합니다! 이들 통해 디자인 시간을 많이 절약할 수 있습니다.” Benjamin Moreno.

Geomagic Freeform의 CT 스캔 데이터 세트에서 중증 오목가슴 흉부 선천성 기형의 3D 렌더링

Geomagic Freeform 소프트웨어와 Phantom 햅틱 장치를 사용하여 주문 제작형 임플란트 제작하기

디자인이 완성되면 CNC 가공을 통해 프로토타입을 제작합니다. 그런 다음 프로토타입을 석고로 주조하여 주형을 제작합니다 석고 주형에 의료용 실리콘을 부어 임플란트를 형성합니다. 이 방법은 현재 의료용 품질인 의료용 실리콘 엘라스토머를 인쇄할 수 있는 3D 프린팅 기술이 없기 때문에 사용됩니다.

주문 제작형 3D 임플란트는 수술로 흉부 깊숙이, 흉곽과 흉근 사이에 삽입되며, Artec Eva 3D 스캐너를 사용하여 흉부의 새로운 형태를 캡처합니다. 3D 스캐닝 세션의 세부 3D 수술 전 및 수술 후 스캔은 정렬되고 Artec Studio 스캐닝 및 프로세싱 소프트웨어에서 직접 거리 지도 비교를 수행합니다. 이를 통해 신체 조직이 어디에 그리고 어떻게 투사되는지에 대한 명확하게 알 수 있습니다. 3D 모형을 통해 전문가들은 임플란트 상단의 연조직이 어떻게 흉곽의 표준 해부학적 구조에 따라 스스로 원위치로 되돌리는지 잘 이해할 수 있습니다.

환자 흉부 연조직의 원위치 돌아가기를 평가하기 위한 수술 전 및 수술 후 수술 3-D 데이터를 비교하기 위한 Artec Studio 12의 거리 지도 결과

오목가슴으로 고통을 받는 환자 흉부의 3D 스캔. 좌측: 수술 전. 우측: 3D 주문 제작형 임플란트를 사용한 수술 후.

현재의 작업 흐름은 간단하고, 빠르고, 안전하고 쉽습니다. 그러나 항상 그런 것은 아닙니다. Anatomik Modeling은 Artec 3D 스캐닝 솔루션을 도입하기 전에 석고 주조 또는 CT 스캔 등 기존의 다른 방법을 사용하여 분석에 필요한 데이터를 수집하였습니다. 석고 주조는 시간이 많이 소요되고 CT 스캔은 환자가 서지 않고 누운 상태에서만 수행할 수 있습니다. 결과적으로 연조직은 움직이고 캡처된 데이터는 부정확해집니다.

빠르고, 정확하며 안전한 방법으로 3D 데이터를 구하기 위해 이 회사는 먼저 Artec MH 3D 및 Artec EVA를 구매했습니다. MH와 Eva는 흉부 기형 분석을 위한 데이터를 포착하는 데 완벽한 휴대용 솔루션이었습니다. 나중에 이 회사는 초고해상도로 환자의 얼굴과 머리를 스캔하는 Artec Spider도 구매했습니다. 이제 수술 전 및 수술 후 환자 모두를 서 있는 위치에서 3D 스캔할 수 있으므로 언제나 정확한 결과를 얻을 수 있습니다. 또한, 맞춤형 임플란트를 만드는 데 CT 스캔이 여전히 필요하지만, 이제 유해한 X-선에 대한 환자의 노출은 현저히 줄어듭니다.

“Artec EVA 및 Spider VS 첨단 석고 성형을 사용하면 많은 시간을 절약하고 훨씬 더 신뢰할 수 있습니다. 따라서 석고로 성형할 때와 비교하여 환자에게 훨씬 수월합니다. 또한, 환자의 해부학적 구조의 3D 모형을 통해 석고 주형으로는 구할 수 없는 측정값을 가져올 수 있습니다.” Anatomik Modeling의 최고 기술 책임자 겸 공동 창립자 Benjamin Moreno.

Anatomik Modeling 3D 주문 제작형 임플란트를 사용한 오목가슴 교정 수술 결과. 좌측: 수술 전. 우측: 수술 후

전문적인 3D 하드웨어 및 소프트웨어의 통합은 큰 성공을 거두었으며 많은 사람들의 삶을 크게 개선하고 있습니다. 3D 분야의 다가오는 프로젝트와 끊임없는 개발로 첨단 3D 기술은 Anatomik Modeling의 전문가 및 전 세계 의료 전문가 모두에게 개인 맞춤형 의료 산업을 향한 기초를 닦았습니다.