▲의료 3D프린팅 과정 및 기존 방식과 표준화 이후 비교 (그림=ETRI 제공)

의료 3D 프린팅은 환자의 의료 영상 정보를 이용해 수술용 의료기기와 인체삽입형 의료기기, 사전 시뮬레이션 기구 등을 환자 맞춤형으로 제작하는 기술이다.

지금까지는 환자 상태에 맞는 의료 장비를 마련하기 위해서는 수작업을 통해 프린팅 모델을 만들어야 했다. 영상 속 조직 부위를 명확히 구분해내는 작업이 쉽지 않기 때문이다. 제작 시간도 오래 걸려 급한 상황에서 제약이 많았고 표준안이 없어 타 의료진의 데이터를 활용하기도 어려웠다.

이러한 가운데 국내 연구진이 인공지능(AI)과 3D 프린팅 기술을 활용해 환자별 맞춤형 의료기구를 만들 수 있는 내용을 담은 국제 표준 개발에 나선다.

한국전자통신연구원(ETRI)에 따르면 ETRI는 지난달 25일 ‘의료 영상 기반 의료 3D 프린팅 모델링’에 관해 신규 제안한 국제 표준화 2건이 최종 승인받았다.

채택된 표준화 항목에는 CT영상과 안와(眼窩) 영상을 기반으로 의료용 3D 프린터 보형물 제작에 필요한 요구사항과 제작 과정에서 필요한 인체조직별 분할 절차에 관한 내용이 담겼다.

연구진은 3D 프린팅 모델을 만드는 과정을 딥러닝으로 자동화하는 방안에 주목했다.

특히 의료 영상으로부터 특정 인체조직 모델을 만드는데 가장 중요한 ‘분할(Segmentation)’ 과정을 인공지능 기반으로 자동화하는 기술도 포함하고 있다.

연구진이 제안해 개발에 나서는 표준화 작업에는 미국 FDA와 북미영상의학회(RSNA), DICOM 등의 전문가들도 참여할 예정이기에 의료 및 관련 산업계에 큰 파급력을 끼칠 것으로 ETRI 측은 전망했다.

이번 연구는 2018년부터 ETRI 전종홍 책임연구원을 중심으로 연세대 심규원 교수, 서울여대 홍헬렌 교수 등과 협력한 성과물이다.

공동 연구팀은 표준 개발과 검증을 위해 안와 뼈 영역 500세트 이상의 CT 의료 영상 학습/실험용 데이터를 개발하고 인공지능 기반의 분할 실험 결과를 5편 이상의 국제 학회 논문을 발표한 바 있다.

또한 ETRI는 3D 스캐닝 및 3D 프린팅용 저작/편집 도구 개발, 바이오/전자 소자 3D 프린팅 기술 개발 등의 연구 경험을 바탕으로 2015년부터 3D 프린팅과 스캐닝 국제 표준화를 선도할 수 있는 위원회 신설을 위해 노력해왔다.

이를 통해 본 표준화 항목을 승인한 워킹그룹(WG)12를 2018년 8월 신설하고 국내·외 전문가들과 협력하며 의료 분야 국제 표준화를 선도하고 있다.

공동연구팀은 향후 ‘3D 재구성(Reconstruction)’, ‘3D 포맷 변환(Conversion)’ 등에도 딥러닝 기술을 적용해 왜곡과 손실 없는 정밀 자동 모델링이 가능하도록 추가 국제표준을 만들겠다는 계획이다.

ETRI 강신각 표준연구본부장은 “우리나라 주도로 인공지능 기술을 결합한 융합 의료 3D 프린팅 국제 표준 개발을 선도하는 사례를 만들었다는데 매우 큰 의미가 있다”고 말했다.

국제 표준 워킹그룹(WG12) 의장인 ETRI 이병남 박사는 “의료 3D 프린팅 국제표준 개발을 가속화시키기 위해 WG12를 중심으로 치과, 정형외과, 의료 인공지능, 의료 영상 등 관련 국제표준화 기구와의 협력도 더욱 강화시켜 나가겠다”고 밝혔다.

 

메디컬투데이 김민준 ([email protected])

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