ETRI, 의료 3D 프린팅 및 3D 스캐닝 국제표준화 선도

- 환자 맞춤형 의료기기 개발 위한 필수 국제표준안 5건 마련

- 3D 스캐닝 표준 작업반 신설, 데이터 기반 차세대 바이오헬스 앞장

국내 연구진이 환자별 맞춤형 의료기기를 만드는데 필수적인 의료 3D 프린팅과 3D 스캐닝 국제표준 개발에 앞장서고 있다. 

본 표준이 개발되면 국민건강 증진은 물론 관련 의료장비 산업 활성화를 비롯해 디지털 트윈 및 메타버스 확산에도 큰 도움이 될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 『의료영상 기반 의료 3D 프린팅 모델링』에 관해 신규 제안한 국제표준 개발 과제 3건이 승인되었으며 3D 스캐닝 표준 개발을 위한 작업반도 신설하였다고 밝혔다. 

2019년 개발에 착수한 관련 국제표준 2건은 최종 제정을 앞두고 있다. 범부처전주기의료기기연구개발 사업의 결과다.

이로써 우리나라의 의료 3D 프린팅 및 3D 스캐닝 분야 국제표준 리더십을 한층 강화하였으며, 건설, 제조, 국방, 항공, 문화예술, 역공학 등으로의 확장 기반을 마련함으로써 글로벌 디지털 강국 도약의 발판을 마련했다는 평가다.

이번에 신규 채택된 3건의 표준화 항목은 ▲표준 CT 영상을 기반으로 의료 3D 프린팅 보형물 제작 과정에서의 정밀도/정확도 평가를 위한 표준 평가 프로세스 ▲인체조직 분할 단계와 3D 모델링 단계에서의 정밀도/정확도 오차 평가 방법 ▲데이터셋을 만드는 표준 운영 절차서에 관한 내용이다.

의료 3D 프린팅은 환자의 의료영상 정보를 이용하여 수술용 의료기기와 인체삽입형 의료기기, 사전 시뮬레이션 도구 등을 환자 맞춤형으로 제작하는 기술이다. 

임플란트 및 환자의 얼굴 골격에 맞는 보형물을 제작하는 데 쓰인다.

지금까지는 환자 상태에 맞는 의료 장비를 마련하기 위해서 수작업을 통해 프린팅 모델을 만들어야 했다. 

영상 속 조직 부위를 명확히 구분해내는 작업이 쉽지 않기 때문이다.

제작 시간도 오래 걸려 급한 상황에서 제약이 많았고 표준안이 없어 타 의료진의 데이터를 활용하기도 어려웠다. 

연구진은 본 표준이 완성되면 의료 3D 프린팅 모델링 소프트웨어에 대해 표준화된 절차와 방법으로 정밀도/정확도를 평가할 수 있게 되어 국내외 의료 3D 프린팅 소프트웨어 인허가에 많은 도움이 될 것으로 예상했다. 

설계 시간도 24시간에서 3시간 내외로 단축 가능하다. 종합적인 품질관리도 용이하다. 

무엇보다 상용화가 되면 개인 건강 데이터를 기반으로 가상 시뮬레이션을 통해 치료효과를 예측하고 최적의 약물을 처방하는 등 새로운 의료 패러다임을 구축하는 데 도움이 될 전망이다.

이번 표준화 작업에는 미국 FDA, RSNA, DICOM 등의 전문가들도 참여할 예정이기에 의료 및 관련 산업계에 큰 파급력을 끼칠 것으로 예상된다.

연구진은 2019년부터 수술용 3D 프린팅 모델링 및 인공지능 기반의 자동화에 관한 표준을 개발 중이며, 올해 말 2건의 표준 제정을 앞두고 있다. 

이번에 새로 제안한 3건은 추가적인 정밀도/정확도 핵심 평가체계와 방법을 담고 있다.

ETRI는 전종홍 지능정보표준연구실 책임연구원과 이병남 오픈소스센터 전문위원을 중심으로 연세대 심규원 교수와 김휘영 교수, 서울여대 홍헬렌 교수, 코어라인소프트 장세명 이사 등과 협력하며 본 성과를 낼 수 있었다고 밝혔다. 

특히, 공동 연구팀은 표준 개발과 검증을 위해 두개골, 안와, 하악골 영역 700개 이상의 CT 의료영상 학습/실험용 데이터셋을 개발하고 인공지능 기반의 분할과 3D 모델링 성능평가 실험 결과를 7편 이상의 국제 학회 논문으로 발표했다.

이외에도 ETRI는 3D 스캐닝 표준 개발을 위한 작업반(AHG-3)을 신설하고 16일 첫 회의를 개최했다. 

작업반은 향후 3D 스캐닝과 3D 프린팅을 연계한 국제표준 이슈를 발굴하며 기술보고서 개발 및 국제표준화 로드맵 수립에 나선다.

ETRI 김형준 지능화융합연구소장은“우리나라 주도로 환자 맞춤형 의료를 위해 필수적인 의료 3D 프린팅을 5건 이상 개발하며, 3D 스캐닝 그룹을 신설하고 디지털 트윈과 메타버스로까지 이어질 수 있는 핵심 국제표준을 선도하는 것은 매우 큰 의미가 있다”라고 말했다. 

국제표준 워킹그룹(WG12) 의장 ETRI 이병남 박사는“의료 3D 프린팅과 3D 스캐닝 국제표준 개발을 JTC 1/WG 12를 중심으로 플랫폼 기술표준 국제경쟁력을 가속화시키기 위해 다른 관련 국제표준화 기구와의 협력도 더욱 강화시켜 나가겠다”고 말했다.

식품의약품안전처 의료기기연구과 박창원 과장은“의료 3D 프린팅 소프트웨어 정밀도/정확도 평가체계는 환자 맞춤형 의료기기 개발에 꼭 필요한 국제 규격으로 이를 한국 주도로 추진하게 된 것은 대단히 중요한 성과”라고 말했다. 

ETRI는 이번 성과를 기반으로 의료 3D 프린팅과 3D 스캐닝 관련 산학연의 추가 의견들을 수렴하며 다양한 산업 분야를 포괄할 수 있도록 국제표준을 확장시켜 나갈 예정이라고 설명했다.

ETRI는 2015년부터 3D 프린팅과 스캐닝 국제표준화를 선도할 수 있는 위원회 신설을 추진해 2018년 8월 워킹그룹(WG) 12를 신설하고 국내·외 전문가들과 협력하며 의료분야 국제표준화를 선도하고 있다.