뇌동맥류 혈관내 치료 모사를 위한 환자 맞춤형 대뇌동맥고리 인공혈관 제작 및 신경중재술 시뮬레이터 설계

Abstract

인공 뇌혈관은 대표적인 뇌혈관 질환 중 하나인 뇌동맥류에 대한 치료 시뮬레이션을 진행할 수 있는 효과적인 플랫폼이다. 뇌동맥류는 주로 뇌동맥에서 혈류가 순환하는 대뇌동맥고리(circle of Willis)에 발생하며, 코일 색전술과 같은 혈관 내 중재술이 주요한 치료 방법이다. 뇌동맥류를 치료하기 전, 효과적이고 사실적인 치료 시뮬레이션은 신경외과 임상의에게 큰 도움이 된다. 하지만, 시뮬레이션을 통한 효과는 대뇌동맥고리 인공혈관이 얼마나 환자의 대뇌동맥고리를 잘 모사하는지에 의존한다. 사실적인 환자맞춤형 대뇌동맥고리 인공혈관을 제작하기 위해서는 인공혈관의 형상뿐만 아니라 인공혈관의 투명도, 탄성, 그리고 벽 두께를 고려해야 한다. 본 논문에서는 3D 프린팅 기술과 딥 코팅 기술을 이용하여 사실적인 형상과 탄성을 갖는 투명하고 관형구조의 환자맞춤형 대뇌동맥고리 인공혈관을 제작하였다. 먼저, 압출 기반의 3D 프린팅 기술을 이용하여 실제 크기의 대뇌동맥고리 코어 기질을 구성한 후, 코어 기질을 층별로 코팅하여 혈관벽의 두께를 조절하고, 코어 기질을 용해시켜 관형 구조의 대뇌동맥고리 인공혈관을 형성하였다. 코팅 방법으로는 액체 보조 딥 코팅 방법을 이용하였으며, 구불구불하고 얇은 대뇌동맥고리 코어 기질 위에 균일한 고품질 코팅층을 형성하기 위해 코팅 방법을 최적화하였다. 제작된 대뇌동맥고리 인공혈관의 효율성은 개발된 신경중재술 시뮬레이터를 통해 입증하였다. 사실적인 대뇌동맥고리 인공혈관을 이용한 신경중재술 시뮬레이터는 신뢰성 있는 혈관 내 시술 시뮬레이션을 위한 새로운 방법을 제시하며, 이는 현재 뇌동맥류 치료의 임상 결과를 개선하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.