90분 만에 프린팅하는 척추 전체 구조: Form 4BL을 이용해 해부학 모형을 제작하는 St. Louis Children’s Hospital

Form 4BL 내부의 3D 프린팅 척추, 척추 측만증 발병

진료 현장에서 이용하는 3D 프린팅 작업헤서는 대형 파트를 빠르게 처리하고 3D 프린터를 휴지기 없이 작동할 수 있어야 합니다. 미국 미주리주에 있는 St. Louis Children’s Hospital의 3D 프린팅 엔지니어, 브라이언 알버스(Brian Albers) 씨는 정형외과와 두개악안면과 사례에 필요한 사전 밴딩 티타늄 플레이트 외에도 해부학 모형과 수술 가이드를 3D 프린팅하는 데 Formlabs의 프린터를 이용합니다. 

의료 현장에서 일어나는 일들은 예측하기가 어려우므로 알버스 씨는 “모든 사건에 대응할 수 있도록 효과적인 프로세스를 갖춰야 한다”며 대응성을 강조합니다. 임상 현장에서는 긴급 작업, 대형 해부학적 모형, 미세한 피처를 갖춘 고도로 섬세한 파트 등을 요구하는데 이 중 일부는 수술실에서 사용해야 하므로 살균해야 합니다.

“저희는 작업에서 엄청나게 많은 부분을 Formlabs 프린터에 의존합니다. 비용 절감 측면에서 아주 훌륭하지만, 공정도 신속하고 효율적이니까요. 해부학 모형을 신속하게 제작해서 아주 간단히 수작업 클리닝을 거치면 됩니다. 이번 달만 해도 연구실이 설립된 이래로 한 달 동안 생산해 오던 모형 대부분을 거의 두 배나 생산했습니다.”

Brian Albers, St. Louis Children’s Hospital, 3D 프린팅 엔지니어

알버스 씨는 광경화성 수지 조형 방식(SLA) 프린터 Form 3L, 생체적합성 프린팅용 Form 3BL, Form 3B 세 대, Form Auto 한 대, 선택적 레이저 소결 방식(SLS) 3D 프린터 Fuse 1 한 대를 활용하고 있습니다. 그렇지만 속도도 처리량도 무지막지하게 향상된 Form 4BL를 이용하자 마감 시간에 임박한 요청을 해결하면서도 시간은 훨씬 더 단축할 수 있었습니다.

이미지 왼쪽에는 3D 프린팅 의료 장치, 오른쪽에는 컴퓨터 앞에서 헤드셋을 쓰고 있는 사람
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의료 3D 프린팅 전문가 상담

규모가 큰 마감 임박 작업도 Form 4BL로

"Form 4BL의 프린트 속도에 압도당했습니다. 이전에는 프린트할 시간이 없어서 해결하기 어려웠던 사례를 해결하게 되었을 뿐만 아니라 프린트물 품질에 편차가 적어서 안정적입니다. 프린트물을 렌더링하고 예상 시산을 확인했을 때 정확히 1시간 26분이었죠. 솔직히 오류라고 생각했어요. 프린트가 끝날 때까지는 믿지 않았습니다."

Brian Albers, St. Louis Children’s Hospital, 3D 프린팅 엔지니어

Form 4BL과 Form Wash 앞에 놓인 3D 프린팅 척추 모형

알버스 씨가 긴급하고 마감에 임박해서 발생하는 요청 건을 해결할 수 있었던 것은 Form 4BL의 속도 덕분이었습니다.

일반적으로 해부학 모형을 주문받으면 처리 시간이 2주는 필요 하고 이 2주에는 방사선과 의사가 스캔 데이터를 검토하고 서명하는 데 걸리는 시간과 필요한 경우 다시 프린팅하는 데 필요한 시간도 포함되어 있습니다. 그렇지만 Form 4BL을 배송받고 첫 주가 다 지나기도 전에 시술 날짜까지 이틀 밖에 남지 않은 긴급 작업 건이 들어왔는데 이런 작업은 통상적으로 20시간은 걸리는 것이었습니다.

"다른 3D 프린팅 기술을 이용했다면 해부학적 척추 모형을 프린팅하는 데 20시간이 걸려서 시술 계획에 맞춰 완성할 수 없었을 것입니다. 그렇지만 Form 4BL에서 Fast Model Resin을 프린팅하자 겨우 한 시간 반이 걸렸고 요청받은 당일에 전달할 수 있었습니다. 속도가 그렇게 빠르지 않았다면 그 건을 시간 안에 해결하지 못 했겠죠."

Brian Albers, St. Louis Children’s Hospital, 3D 프린팅 엔지니어

이후로도 계획에 없던 척추 수술 등 긴급한 건이 들어왔습니다. 근무가 없는 주말이 다가오는 데 모형은 다음 날 당장 필요했습니다. 심지어 성인의 척추는 크기 때문에 세 조각 이상으로 나눠서 프린터 여러 대에서 프린트해야 시간을 단축할 수 있습니다. 그런 척추를 두 부분으로 나누고 프린트 한 번으로 일괄 프린트하는 데 2시간 미만이 걸리고 다음날 전달할 수 있었던 것은 Form 4BL의 크기와 Fast Model Resin의 프린트 속도 덕분입니다.

Form 4BL 3D 프린터 안에 놓인 3D 프린팅 토르소
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섬세한 디테일도, 튼튼한 강도도 놓치지 않는 파트

지방 이식을 포함한 유방 절제술용 DIEP 플랩도 사례별 타임라인이 자주 변경되므로 신속하게 대응해야 합니다. 이런 모형은 복부, 특히 해당 부위에 피하 지방을 공급하는 혈관을 매핑하여 유방 재건용 지방을 어디에서 채취해 올지 매핑하는 데 도움이 됩니다. 채취하려는 지방 조직에 혈관이 있으면 성공 확률이 커집니다. 

이런 모형에는 아주 미세한 피처가 존재합니다. 알버스 씨는 “Form 4BL로 작은 디테일을 처리했습니다. 이런 DIEP 플랩상의 아주 작은 피처를 마치 큰 파트를 처리하듯 처리했죠. 정말 Formlabs의 SLA 말고는 다른 방법이 없었습니다. PolyJet은 정말 고가인데도 프린트물에서 서포트를 제거할 때 정말 잘 부서집니다.”

라고 설명합니다.

생체적합성 응용 분야에 사용할 수 있는 BioMed Clear Resin은 멸균할 수 있어 해당 레진으로 제작된 프린트물은 수술방으로 가져와 수술을 진행하는 동안 참고할 수 있습니다. 수술 전에 모형을 사용할 상황이라면, Rigid 4000 ResinFast Model Resin을 사용할 수 있습니다. 소재 중 프린트 속도가 가장 빠른 Fast Model Resin은 긴급 건에 사용할 때 특히 유용합니다.  

이들 레진으로 제작된 모형은 표면 마감이 중요합니다. 특히 멸균을 거쳐햐 한다면 날카로운 피처 때문에 장갑이 찢어질 가능성이 있기 때문입니다. Form 4BL로 제작된 파트는 표면이 매끄럽고 라이트 터치 서포트를 지원하여 서포트를 쉽게 떼어낼 수 있어 마감 처리에 필요한 시간을 단축할 수 있습니다. 여기에 더해 PreForm을 이용하면 서포트를 맞춤형으로 설정하고 이 설정값을 저장할 수도 있어 향후 작업에 쉽게 활용할 수 있습니다.

색상이 다양한 BioMed Resin 샘플 프린트
무료 샘플 파트

BioMed Resin 색상 견본

BioMed Resin 색상 견본에는 각각 양각과 음각 디자인, 0.5~2.0 mm 컷아웃과 해당 레진의 규제 정보도 구현되어 있습니다.

무료 샘플 파트 요청

신속하고 비용 효율적으로 공급하는 대형 파트

회색 3D 프린팅 척추

알버스 씨는 이런 척추 처럼 큰 해부학 모형을 프린팅할 때 Form 4BL을 이용합니다. Form 4BL을 이용할 때 경쟁 제품을 이용할 때보다 비용이 저렴하다는 점을 깨달았기 때문입니다.

골반이나 성인 척추 같은 대형 해부학 모형을 Formlabs 데스크톱 3D 프린터로 프린팅하려면 여러 조각으로 나눠서 프린팅해야 합니다. 알버스 씨는 Form Auto를 이용해 저녁에 파트 여러 개를 대기열에 넣어뒀다가 밤새 프린팅한 다음 아침에 조립해 왔습니다. 그렇지만 Form 4BL의 볼륨과 속도가 만나자 골반이나 척추를 이루는 파트를 모두 빌드 하나에 담아 생산 횟수는 적게, 시간은 짧게 단축한 덕분에 밤새 프린팅해야 할 작업은 드물게 발생했습니다.

알버스 씨는 대형 파트 처리 시간을 단축하는 것 외에도 Form 4BL로 프린팅하면 경쟁사 프린터를 사용할 때보다 생산 비용이 저렴하다는 것을 발견했습니다.

“척추로 예를 들어 보면 PolyJet으로 제작했을 때는 레진 비용이 약 $1600이었습니다. Formlabs 제품으로 제작하자 척추당 소재 비용이 $80로 줄어들었죠.”

Brian Albers, St. Louis Children’s Hospital, 3D 프린팅 엔지니어

소재만으로도 비용이 1/20로 줄어든 셈이고 대형 파트를 비용면이나 효율성 면에서 더욱 경제적으로 생산하는 것입니다.

진료 현장의 대형 파트 프린팅

"Form 4BL을 한계치까지 사용했지만, 단 한 번도 프린팅에 실패한 적이 없습니다. 최고치를 뽑아 냈을 때도 안정성이 뛰어났죠."

Brian Albers, St. Louis Children’s Hospital, 3D 프린팅 엔지니어

알버스 씨는 Form 4BL의 대용량 빌드 볼륨과 엄청난 속도 덕분에 대규모 긴급 작업뿐만 아니라 작은 모형 여러 개도 한꺼번에 프린팅할 수 있습니다. Form 4BL을 사용하니 낮 동안에만 파트를 일괄 프린팅할 수 있는 잠재력을 확인할 수 있었습니다. 이제 밤새도록 프린트 작업을 대기시킬 필요 없는 것입니다. 

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