Mark Weimer는 척추 수술 후 진통제 약효가 사라지면서 기분이 어떠한지 생각하지 않았습니다. 그는 1년 반 동안 그를 괴롭혔던 아래쪽 척추에서 방사되던 사두근의 통증이 더 이상 느껴지지 않는다는 것을 알게 되었습니다.

George Frey 박사가 집도한 15시간에 이르는 대수술 후 통증이 크게 경감되었습니다. 수상 경력이 있는 Frey 박사의 척추경 나사못 탐색 방법을 3D Systems가 개척한 3D 이미지 및 프린트 기술과 결합하여 가능한 결과였습니다.

환자의 혜택을 위한 파트너십

Frey 박사와 그의 아내 Heidi는 콜로라도 주 Englewood의 Mighty Oak Medical을 운영하고 있습니다. 이 회사의 특허인 FIREFLY® 기술은 척수, 신경 및 혈관과 같은 중요한 해부 구조를 탐색하면서 척추 재건을 위해 척추경 나사를 정확하게 배치할 수있는 빠르고 간편한 방법을 제공합니다.

Mighty Oak는 처음부터 콜로라도 주 Littleton에 위치한 3D Systems Healthcare Team과 팀을 구성했습니다.

"우리는 의료 기기 분야에서 품질, 신뢰성 및 전문성으로 명성이 있는 3D 프린팅 파트너가 필요했습니다."라고 Heidi Frey는 말합니다. "3D Systems는 모든 수준에서 놀라운 파트너였으며, 적극적이고 능동적이며 최고를 위해 헌신합니다."

3D Systems는 가상 현실 시뮬레이터, 3D 프린트된 해부학 모델 및 환자 특정 가이드 및 기구를 포함하여 처음부터 끝까지 책임지는 완벽한 정밀 헬스케어 솔루션을 제공합니다. 이 회사는 또한 3D 프린트된 의료 기기를 제조합니다.

1990년대 후반 이후, 3D Systems는 대부분의 인체 해부학에서 다양한 수술에 사용되는 의료 기기를 제공하는 업체 중 유명업체와 파트너 관계를 맺었습니다. 3D Systems는 100,000여 가지의 외과 수술에 대해 개인화된 솔루션을 개발했습니다.

3D printed spine reference model used in the surgery
A personalized anatomical model printed on a 3D Systems SLA (stereolithography) ProX 800 3D printer was used for reference during Mark Weimer's spinal operation.

챔피언의 길

Frey 박사는 1984년 건축용 비계에서 낙상하면서 마비 증상이 발생한 Mark Weimer의 최초 수술 이후 그를 담당해 온 신경 외과의를 통해 Weimer를 만나게 되었습니다. 2001년, Weimer는 오른쪽 팔 근육의 힘을 상실한 것을 바로잡기 위해 추가 척추 융합 수술을 받았습니다.

부상과 초기 수술 후, Weimer는 컴퓨터 교육 보조금 혜택을 통해 데이터 웨어하우징 분야의 IT 전문가가 되었습니다. 그는 또한 하키에 대한 애정을 잊지 않고 1996년 콜로라도 슬레드 하키 프로그램에 참가했습니다.

Weimer는 1980년 동계 올림픽에서 러시아에 "빙상의 기적"이라 불리는 승리를 거둔 미국 하키 팀의 고향인 Lake Placid에서 2000년 전국 슬레드 하키 팀의 일원으로 뛰었습니다. 2010년, 그는 National Hackey League(NHL)가 후원하는 Slad Classic Championship 우승 팀의 주장을 맡았으며, 그 다음 해에는 USA Hockey가 후원하는 2011 National Sled Hockey Championship에서 승리한 Colorado Avalanche 팀에 합류했습니다.

Weimer는 2011 챔피언십에서 1골을 기록한 후 은퇴했습니다. 그는 어린 슬레드 하키 선수들을 양성하는 코치로 전향하고 핸드 사이클링으로 건강을 유지했습니다. 하키에 공헌한 그의 업적이 인정받아 2012년 Colorado Adaptive Sports Foundation의 Hall of Fame에 입성하게 되었습니다.

Mark Weimer는 여러 슬레드 하키 챔피언십을 수상하며 Colorado Adaptive Sports Foundation의 Hall of Fame에 입성하게 되었습니다.
Mark Weimer는 여러 슬레드 하키 챔피언십을 수상하며 Colorado Adaptive Sports Foundation의 Hall of Fame에 입성하게 되었습니다.

복잡한 수술 케이스

Weimer는 사고 이후 항상 신경 및 척추 부분의 불편을 어느 정도 느끼고 있었으나, 2014년 후반에 사두근의 심한 통증과 장 및 방광 문제 등 이전과 다른 새로운 문제가 나타나기 시작했습니다. Weimer의 신경외과 의사는 Frey 박사에게 추가 검사를 의뢰했습니다.

Frey 박사는 "몇 해가 지나면서, Mark의 척추 융합과 신경학적 조건 때문에 남아있는 디스크와 융합 부분 아래의 척추뼈가 악화되었습니다."라고 말했습니다. "이로 인해 신경 및 척수가 더 압박되어 심각한 신경 통증을 유발했습니다."

수술 준비는 Weimer의 척추 CT 스캔으로 시작되었습니다. 스캔 결과는 3D Systems로 전송되고 3D Systems는 Weimer의 척추 해부학 구조를 3D 표현으로 추출하기 위해 데이터를 세분화했습니다.

Frey 박사와 3D Systems의 Medical Services 이사인 Chris Beaudreau의 말에 따르면, Weimer의 경우는 다른 대부분의 척추 수술보다 복잡했습니다.

Frey 박사는 "Mark는 이전 수술에서 삽입된 봉보다 뼈가 크게 성장했습니다." "봉은 제거했지만 주변 뼈가 손상되면서 FIREFLY 가이드 배치에 영향을 줄 수 있으므로 해부 구조적으로 이 문제를 해결하기 위해 많은 계획이 필요했습니다." 라고 말했습니다.

"이전의 수술 때문에 CT 스캔 내에서 상당한 영상 아티팩트가 있었기 때문에 해부학적 영역을 3차원 디지털 모델로 렌더링하기 위해 대규모의 의료 영상 처리가 필요했습니다."라고 Beaudreau는 말합니다. "또한 이 수술은 범위가 매우 넓은 척추 수술이기 때문에 척추 두세개를 모델링하는 것이 아니라 척추 9개, 맨 아래쪽 척추의 천골 및 양쪽 둔부를 처리해야 했습니다."

해부학적 모델 비교
이 렌더링은 외과의가 중요하고 복잡한 척추 해부학적 구조를 안전하게 피할 수 있도록 하는 나사못 배치에 대한 맞춤형 환자별 가이드를 보여줍니다. Mark Weimer의 수술을 위해 총 10개의 가이드가 제작되었으며 각 가이드는 특정 척추체에 맞게 설계되었습니다. 가이드가 각 위치에 배치되면, 높은 정밀도로 나사못을 배치할 수 있습니다.

왼쪽 이미지는 하드웨어가 고정되기 전에 환자의 해부학적 구조에 위치한 수술 가이드를 보여줍니다.

오른쪽 이미지는 수술 후 척추 하드웨어 배치를 보여줍니다.

소스로부터 3D 프린팅

3D Systems는 Weimer의 3D 모델 척추 해부 구조를 Mighty Oak Medical에 보냈고, Mighty Oak Medical은 이를 사용하여 각 척추경 나사의 궤적을 설계하고 Weimer의 척추에서 나사를 정확하게 배치하도록 결정하는 가이드를 3D 프린트했습니다.

3D Systems는 FIREFLY 설계를 사용하여 척추경 나사못 가이드를 프린트했습니다. 수술 전 계획 및 수술실 내에서의 참조를 위해 해부학적 골 모형을 프린트했습니다.

수술 가이드와 골 모형은 뛰어난 표면 평탄도, 인상적인 해상도, 에지 정의 및 공차를 갖춘 부품을 제작하는 것으로 알려진 광조형 기술(SLA) 시스템인 3D Systems ProX® 800에서 프린트되었습니다.

SLA 기술은 1983 3D Systems의 공동 창립자인 Chuck Hull이 발명한 기술입니다. 3D Systems는 지속적인 기술 혁신을 통해 속도, 용량, 정확성 및 사용 편의성을 제공하는 동시에 비용을 절감합니다.

ProX 800은 가장 광범위한 응용 분야와 사용 케이스를 지원하는 다양한 재료를 제공합니다. Weimer의 참조 모델 및 나사못 가이드의 경우, 3D Systems는 플라스틱 재료와 수술실에서 바로 사용할 수 있도록 파트를 살균할 수 있는 검증된 프로세스를 사용했습니다.
 

수술 성공 및 회복

2016년 7월 22일, Frey 박사는 Englewood의 Swedish Medical Center에서 Mark Weimer의 수술을 집도했습니다. Weimer가 수술 후 의식을 찾았을 때, 최근 느끼던 통증이 거의 사라졌으며 이전에 느꼈던 통증 역시 상당히 경감되었습니다.

"Mark는 현재 철저히 재활 과정을 수행하고 있으며 융합 수술 후 훌륭하게 회복 중입니다." 라고 Frey 박사는 말했습니다. 박사는 회복기간이 앞으로 약 1년 정도 걸릴 것으로 예상합니다.

63세인 Weimer는 IT 분야에서 계속 일하고 있으며 여가 시간이 날 때마다 핸드 사이클링을 즐기고 있습니다. 또한 9살,  13살인 손자들이 차세대 빙상 챔피언으로 자라나는 것을 즐겁게 바라보고 있습니다.