3D 프린팅·4D MRI로 대동맥 혈류 분석 성공

서울아산병원·포스텍 교수팀
심혈관 모형 만들어 혈류 재현

국내 연구진이 3차원(D) 프린팅과 4D 자기공명영상(MRI)으로 대동맥 혈류의 방향과 속도를 분석하는 데 성공했다. 비정상적인 대동맥 혈류도 잡아낼 수 있어 각종 심혈관질환 진단과 치료에 도움을 줄 것으로 기대된다.

김남국·양동현 서울아산병원 교수와 하호진·이상준 포스텍 교수팀은 3D 프린팅으로 환자의 심혈관 구조와 똑같은 시뮬레이션 모형을 만들어 실제 대동맥 혈류를 재현, 이를 MRI로 촬영한 뒤 유체역학에 근거해 분석하는 방식으로 혈류의 진행 방향, 속도 등의 데이터를 얻는 데 성공했다고 20일 밝혔다. 또 이를 통해 심장 판막에 협착이 있는 환자의 심혈관 모형에서 대동맥 혈류가 ‘나선형(helical)’으로 흐르는 것을 확인하고, 판막이 오른쪽으로 협착된 경우 나선형 대동맥 혈류 속도가 최대 2배까지 높아진다는 사실도 확인했다. 이번 연구는 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포트’ 온라인판에 게재됐다.

정상적인 대동맥 혈류는 일직선 방향으로 곧게 흐르지만, 회오리치듯이 나선형으로 흐를 경우 혈관 벽에 지속적인 부담을 줘 대동맥 확장이나 심한 경우 파열에까지 이를 수 있기 때문에 주의가 필요하다. 지금까지는 대동맥 혈류 흐름을 정확하게 볼 방법이 없어 이런 비정상적 대동맥 흐름을 포착해내기 어려웠고 그 발생 원인도 명확하게 규명되지 않아 정확한 진단이 힘들었다.

최근 몸속 움직임을 시간대별로 볼 수 있는 ‘4D 유동 자기공명영상(4D Flow MRI)’ 기술 발전으로 혈류의 흐름을 조금씩 볼 수 있게 됐지만, 정확한 분석이 이뤄지기에는 아직 어려운 상황이다. 연구팀은 4D 유동 자기공명영상으로부터 얻은 이미지를 시각화하고 속도 등 다양한 유체역학적 수치로 변환할 수 있는 소프트웨어를 자체적으로 개발, 여기에 3D 프린팅 기술을 접목하는 식으로 문제를 해결했다.

양동현 교수는 “심장 판막의 구조에 따른 혈류 변화를 눈으로 보고 정확한 수치로 나타낼 수 있게 됨에 따라 앞으로 심혈관질환 진단 및 예측에 도움이 될 수 있을 것”이라고 설명했다. 하호진 포스텍 교수는 “유체역학과 의학 간 융합연구의 첫걸음이 성공적으로 이뤄진 만큼 이번 연구 결과를 시작으로 앞으로 다양한 혈관 질환의 새로운 진단 및 치료 기법에 대한 연구가 더욱 활발히 진행되길 바란다”고 말했다.

이용권 기자 freeuse@munhwa.com