유방보존술 진행하며 3D프린팅 수술 가이드 활용…보다 정확한 마킹 가능

유방보존술 진행하며 3D프린팅 수술 가이드 활용…보다 정확한 마킹 가능: 고동현 / 기사승인 : 2021-03-31 09:00:12

▲3D프린팅 수술 가이드는 유방보존술이 가능한 유방암 환자의 종양 범위를 정확하게 마킹할 수 있다. (사진=셔터스톡)

유방암은 국내 여성에서 발생하는 암 중 가장 흔한 암으로, 보건복지부의 국가암등록사업 보고에 따르면 2017년 유방암은 전체 여성암의 20.3%를 차지했다. 또한 한국유방암학회의 2020년 유방암백서에 따르면 한국은 미국, 유럽, 호주 등의 선진국들과 함께 인간개발지수가 높은 국가로 분류돼 암 발생률이 높은 국가 중 하나다. 특히 유방암은 10만명당 59.8명이 발생해 아시아 국가 중 발생률 최상위 그룹에 속한다.

높은 유방암 발생률과는 달리 2018년 기준 한국 유방암 연령 표준화 사망률은 10만명당 6.0명으로 높은 인간개발지수 국가 중 최하위를 기록했다. 이는 건강검진이 보편화되면서 유방암을 조기에 발견하는 경우가 많아졌고, 유방암의 특성에 맞는 표준화된 치료법을 적극적으로 적용한 결과라고 할 수 있다.

유방암이 진단될 경우 가장 핵심적인 치료 방법은 수술이다. 유방암 수술은 크게 암이 있는 유방전체를 제거하는 ‘유방전(全)절제술’과 종양과 종양 주위 일부만 잘라내는 ‘유방보존술’로 나뉜다. 과거에는 환자 대부분이 유방전절제술을 받았지만, 최근에는 유방보존술의 비중이 증가하고 있다. 유방전절제술이 수술 후 재발 확률이 낮을 것이라고 생각됐지만 미국과 유럽 등의 다수의 기관에서 시행한 대규모 임상 시험을 통해 유방보존술의 재발 및 생존율이 유방전절제술과 비교했을 때 유의미한 차이가 없다는 것이 밝혀졌기 때문이다. 또한 유방보존술이 미용 효과와 심리적, 정신적 만족감 등의 삶의 질 측면에서 만족감이 더욱 높았다. 하지만 모든 경우에서 유방보존술이 가능한 것은 아니다. 임상적 판단에 따라 가능하며, 종양 크기가 큰 경우에는 수술 전 선행항암화학요법으로 크기를 줄여 유방보존술을 진행할 수 있다.

선행항암화학요법란 수술 전에 항암치료를 먼저 시행함으로써 원발 종양 크기와 침윤의 범위를 줄여 수술을 진행하는 항암요법이다. 선행항암화학요법 실행시 미세 원격 전이를 조기에 치료해 예방할 수 있으며, 바로 유방암 수술 진행시 종양으로부터 분비되는 성장인자를 막아 미세 전이 암세포 증식을 줄일 수 있으며, 종양의 크기를 축소시켜 병기를 낮춤으로써 수술 범위를 축소해 유방 보존 확률을 증가시키는 장점이 있다. 또한 잔존 암 여부에 따라 추가적인 보조 치료가 가능하고, 종양의 추이를 관찰하면서 항암치료의 효과를 살펴볼 수 있다.

유방암은 정확한 진단을 위해 엎드려서 영상을 촬영하는데 수술은 누워서 시행되므로 자세에 따른 유방 변형으로 인한 편차가 있을 수 있다. 선행항암화학요법을 시행한 경우 역시 치료 이후 잔류암의 위치와 형태가 바뀌어 정확하게 파악하는 것은 어려운 일이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 3D 프린팅 수술 가이드가 개발돼 사용되고 있다. 이럴 때 3D프린팅을 활용하면 효과적인 수술을 진행할 수 있다.

맞춤형 수술 솔루션 전문기업 애니메디솔루션(이하 애니메디)이 서울아산병원과 협업해 연구·개발한 ‘유방보존술 수술가이드(이하 유방암 수술가이드)’는 영상 촬영 진단시 자세에 따른 혹은 선행 항암치료 전후의 환자 의료 영상(MRI 및 CT)을 3차원으로 분석하고, 3D프린팅을 통해 환자 맞춤형 수술가이드를 제작해 유방암 수술을 돕는다.

이는 환자의 의료 영상을 정량적으로 매핑해 항암치료 이후 잔여 종양 의심 영역까지 수술장에 전달하기 때문에 안전한 수술을 가능하게 한다. 뿐만 아니라 유방암 수술가이드를 통해 체내 염료 염색이 표시가 가능하므로 수술 후 흉터를 최소화할 수 있는 방법 중 하나인 유륜 절제를 통한 유방보존술을 수행하는 데도 도움이 된다.

실제로 가이드를 적용한 다수의 임상 연구가 진행됐으며, 크게 선행항암화학요법의 시행 여부에 따라 나눌 수 있다. 먼저 선행항암화학요법을 시행하지 않은 3건의 임상 연구로 사이즈가 작은 유관상피내암 환자 11명을 대상으로 한 임상, 유방의료 초음파로 확인되지 않은 유관상피내암 환자 2명의 케이스 보고와 침윤성 유방암 환자 88명을 대상으로 한 임상 연구가 있다.

사이즈가 작은 유관상피내암 환자(종양 직경 0.3~2.5cm) 11명을 대상으로 한 임상 시험(scientific reports 게재, 2020년)의 수술 시간은 평균 70분이었고, 수술 중 종양 절제연 확인에서 환자의 82%가 명확히 절제됐으며, 18%는 추가 절제를 통해 최종적으로 종양이 절제됐음을 병리학적으로 확인했다.

침윤성 유방암 환자(종양 직경 0.2~6.5cm) 88명을 대상으로 한 연구(scientific reports 게재, 2021년)는 34명의 다발성 종양 환자를 포함했다. 환자 MRI 결과를 바탕으로 제작된 맞춤형 가이드 적용으로 수술 중 종양 절제연은 82%가 명확히 절제됐으며, 최종 종양 절제에서도 93%가 절제됐다. 해당 임상의 경우 림프절에도 종양이 양성인 환자가 23%여서 액와림프 절제술 적용으로 수술 시간은 평균 78분 정도 소요됐다.

선행항암화학요법을 받은 환자를 대상으로도 3건의 임상 연구가 진행됐다. 1명의 환자에서 확인한 케이스 보고, 5명의 환자를 21.9개월 동안 추적 관찰한 임상 연구와 39명의 환자를 대상으로 3년 후 추적 관찰한 임상 연구이다.

다발성 종양이 전체 길이로 5.8cm이고 전이는 없는 침윤성 유방암 환자 1명에 대한 케이스 보고(Frontiers In Oncology 게재, 2021년)에서 해당 환자는 먼저 선행항암화학요법을 통해 종양 사이즈를 2.1cm으로 줄였다. 보다 정확한 종양 절제를 위해 유방암 가이드는 환자 피부에 정확히 맞게 디자인하고 중심을 잡는 구멍을 유두에 맞게 해 회전을 방지했다. 수술 중 진행된 감시 림프절 생검에서 5개의 림프절 중 하나가 전이성 암종 양성으로 나타나 액와림프 절제술을 적용해 총 수술 시간은 81분이었으며, 명확한 절제로 종양이 안전하게 제거됐음을 확인했다.

5명의 환자를 대상으로 한 임상 연구(scientific reports 게재, 2019년)에서 모든 환자의 종양 절제연이 명확했고, 2명의 환자에서는 완벽한 절제가 병리학적으로 확인됐다. 21.9개월의 추적 기간 동안 재발은 없었다.

유방암 2기 28명과 3기 11명을 포함해 39명 환자를 대상으로 한 임상(scientific reports 게재, 2021년)은 자세에 따라 영상 촬영 후 수술시 가이드를 적용한 결과, 최종 확인에서 종양 절제가 깨끗했으며, 3년간 생존율 확인에서 39명 중 3명이 재발했다.

애니메디는 이처럼 다양한 임상 연구를 통해 MRI 기반의 3D프린팅 활용 수술 가이드가 유방보존술이 가능한 유방암 환자의 종양 범위를 정확하게 마킹할 수 있어 정상 조직을 최대한 보존하고 종양 조직을 절제할 수 있음을 확인했다. 연구 결과는 Nature 자매지인 scientific reports와 암 전문 저널인 Journal of breast cancer, frontiers in oncology에 2019년부터 2021년까지 게재됐다.

이 연구의 책임 저자인 서울아산병원 유방외과 고범석 교수는 “유방암 재발을 억제하기 위해 종양의 영역을 정확하게 표시할 수 있는 방법이 중요하다”며 “기존의 종앙 표시 방법들은 정확도가 높은 MRI를 직접 이용하기 힘들었고, 최근 많이 시행되는 선행 항암치료 이후 종양의 범위를 표시하는 데 한계가 있었다”고 말했다. 그는 이어 “또한 강선이나 방사선 마커를 이용하는 기존 방법들은 혈종, 기흉, 방사선 노출, 환자의 통증 등 합병증이 동반될 수 있다”며 “이러한 문제를 해결하기 위해 3D 프린팅 유방암 수술 가이드를 개발하고, 여러 논문을 통해 안전성, 유효성을 증명하고 있다”고 밝혔다.

애니메디는 지난해 이 유방암 수술 가이드를 미국 식품의약국(FDA) 및 유럽(CE) 인증을 받았으며, 미국, 일본 특허 출원 및 영국, 프랑스, 독일 등 유럽 특허 등록을 완료했다. 국내에서는 현재 국내 보험수가 등재를 위해 신의료기술(혁신트랙) 심사 중에 있다.

한편 2016년 12월 설립된 애니메디솔루션은 미래형 수술을 실현할 수 있는 다양한 맞춤형 수술 솔루션을 개발 및 서비스하는 기업이다. 1000사례 이상의 맞춤형 의료기기 임상적용 노하우를 바탕으로, 딥러닝 기술을 이용한 3D모델링 자동화 기반 글로벌 플랫폼 서비스를 제공하고 있다.

메디컬투데이 고동현 (august@mdtoday.co.kr)