연세의대, 의료용 3D 프린팅 모델링 국제표준 선도

심규원 교수팀 ‘의료 영상 기반 의료 3D 프린팅 모델링’ 국제 표준화 제안 승인… 김휘영 교수는 표준운영절차 수립

세계적으로 의료용 3D 프린팅 개발이 한창인 가운데 연세대학교 의과대학이 의료용 3D 프린팅 모델링 국제표준을 선도하고 있다. 

연세의대 신경외과학교실 심규원 교수 연구팀이 제안한 ‘의료 영상 기반 의료 3D 프린팅 모델링’에 관한 국제 표준화 제안이 승인됐다. 새로 승인된 제안은 ‘환자의 의료영상을 기반으로 한 3D 모델링 단계에서의 정밀도/정확도 오차 평가 방법(ISO/IEC 16466)’이다. 

이는 올해 국제표준안으로 제정이 예상되는 ‘의료영상 기반 3D 프린팅을 위한 3D 모델링에 관한 일반 요구사항(ISO/IEC 3532-1)’에 대한 후속 연구다. 이번 프로젝트 승인은 ETRI 전종홍 책임연구원과 이병남 전문위원, 서울여자대학교 홍헬렌 교수, ㈜코어라인소프트 장세명 이사 등 산·학·연·병이 협력한 성과다. 

공동 연구팀은 그동안 두개골, 안와뼈, 하악골 영역 700세트 이상의 CT 의료영상 학습·검증용 데이터를 개발하고, 인공지능 기반의 분할 실험 결과를 7편 이상 국제학회 논문으로 발표하기도 했다. 

지금까지는 환자 상태에 맞는 의료 장비를 마련하기 위해서 수작업을 통해 프린팅 모델을 만들어야 했다. 영상 속 조직 부위를 명확히 구분해내는 작업이 쉽지 않기 때문이다. 또한 환자 맞춤형 임플란트 모델을 제작하는 과정에 대한 표준화된 정밀도/정확도 평가 체계와 방법도 없었고, 관련 모델링 소프트웨어에 대한 성능평가 체계도 없었다. 

연구팀은 2019년부터 수술용 3D 프린팅 모델을 만드는 과정에 대한 표준화와 인공지능 기술을 적용해 자동화하는 방안에 관한 표준을 개발해 왔고, 이번에 추가로 정밀도/정확도 평가 체계와 방법 표준을 개발하게 됐다. 

심규원 교수 연구팀이 제안한 표준이 완성되면 의료 3D 프린팅 모델링 소프트웨어에 대해 표준화된 절차와 방법으로 정밀도/정확도를 평가할 수 있어 국내외 의료 3D 프린팅 소프트웨어 인허가 및 품질평가 체계의 핵심 기준규격으로서 많은 도움이 될 것으로 예상된다. 또한 의료 및 관련 산업에도 활용도가 높을 것으로 기대된다. 

아울러 이번 ‘ISO/IEC 16466’ 제안은 ETRI 전종홍 책임연구원이 제안한 ‘ISO/IEC 8803’ 및 연세대 의대 의생명시스템정보학교실 김휘영 교수가 제안한 ‘ISO/IEC 8801’과 유기적으로 연관된 것으로 범부처전주기의료기기연구개발 사업의 지원을 받아 진행됐다. 

ETRI 전종홍 책임연구원이 제안한 ‘ISO/IEC 8803’은 표준CT 영상을 기반으로 의료 3D 프린팅 보형물 제작 과정에서의 정밀도/정확도 평가를 위한 표준 평가 프로세스를 수립하는 것이다. 김휘영 교수가 제안한 ‘ISO/IEC 8801’은 의료영상 기반의 3D 모델링을 비롯해 의료 인공지능 분야 등에서 의료영상 데이터 수집 및 정제 등에 관한 표준운영절차를 수립하는 것으로, 의료영상 데이터의 품질을 보장하기 위한 기반 기술로 활용될 것으로 기대된다. 

심규원 교수는 “2015년부터 의료 3D 프린팅 국제 표준화 기구에서 한국의 3D 프린팅 위상을 알리고 우리나라가 국제표준을 주도하기 위해 노력해 왔다”면서 “세브란스병원의 3D 프린팅 임상 적용 사례들을 기반으로 코어라인소프트 등 관련 기업들과 함께 3532 시리즈 표준기반 실증 임상 적용과 표준 검증도 진행할 계획이다. 이를 통해 관련 환자 맞춤형 의료 3D프린팅 의료기기 제품과 소프트웨어의 정밀도/정확도 평가 체계와 기준을 한국 주도로 선도해 나가겠다”고 말했다. 

한편 심규원 교수는 3D 프린팅 의료기기 관련 국제 표준을 다루는 ISO 기구에 전문가로 참여해 의료용 3D 프린팅 모델링 국제 표준 개발을 주도하고 있다. 국제표준화 기구 ‘3D 프린팅 및 스캐닝(ISO/IEC JTC 1 산하 WG 12)’ 작업 그룹 내의 ‘AHG 3 3D scanning for 3D printing’ 의장을 맡아 활동하고 있으며, 최근 표준화 개발 회의를 개최해 ‘디지털 트윈을 위한 비주얼 일치도 평가(JTC 1/SC 41), 치과 분야에서의 3D스캐닝 표준화(ISO/TC 106(치과)), Khronos 그룹의 3D 스캐닝 포맷인 glTF, 의료 임플란트 분야에서의 3D 스캐닝 이슈(ISO/TC 150) 등에 관한 표준화 현황 정보 및 향후 협력 방안 등을 논의했다.