[보건타임즈] 가톨릭대학교 서울성모병원 순환기내과 이관용 교수(사진) 연구팀이 ‘유체-구조물 반응모델을 이용한 경피적 대동맥 판막 치환술의 최적 시술 방식 시뮬레이션 모델 개발’ 연구로 과학기술정보통신부의 ‘개인기초연구사업 우수신진연구’에 선정됐다.
이번 연구는 의료영상 데이터(CT영상)를 활용한 인공지능(AI) 기반 3D 모델링과 전산 유체 역학(CFD) 기술을 접목해, 경피적 대동맥 판막 치환술(TAVI, transcatheter aortic valve implantation) 시술 후 발생할 수 있는 합병증을 예측하는 시스템을 개발하는 것을 목표로 한다. 이를 통해 시술 전 최적의 인공판막 위치를 설정하고, 합병증 발생 가능성을 미리 평가할 수 있다.
TAVI는 가슴을 절개하지 않고 대퇴동맥 등을 통해 좁아진 대동맥 판막을 인공판막으로 교체하는 시술로, 고령 환자나 고위험군 환자에게 널리 사용되고 있다. 가슴을 여는 기존 개심술보다 덜 침습적이지만, 혈관 손상, 판막 이동, 혈전 형성, 판막 주위 누출 등 다양한 합병증 위험은 여전히 존재한다. 실제로 ‘PARTNER 연구’에 따르면, TAVI 시술 후 주요 혈관 합병증 발생률이 11%로 기존 개심술의 3%보다 유의하게 높은 것으로 보고됐다.
이러한 합병증을 줄이기 위해서는 시술 전에 환자의 해부학적 특성과 혈류 역학적 요소를 반영한 정밀한 시뮬레이션이 필요하다. 이 교수팀의 연구는 AI와 3D 시뮬레이션 기술을 활용해, 환자별 맞춤형 시술 전략을 제공하는 데 목적을 둔다.
이 교수팀은 최신 AI 모델(Segment Anything Model 등)을 적용해 CT 의료영상에서 대동맥과 판막 구조를 자동으로 정밀 분할하고, 이를 3D 모델로 재구성하는 기술을 개발 중이다. 또 전산 유체 역학(CFD) 및 유체-구조물 상호작용(FSI) 기법을 활용해, 혈류 역학적 분석을 수행하고 판막의 안정성을 평가할 계획이다.
개발된 시뮬레이션 모델을 활용하면 시술 전 인공판막의 최적 위치를 설정하고, 혈류 변화와 합병증 발생 가능성을 예측할 수 있다. 이를 통해 혈관 내 혈류 흐름을 분석하고 혈류역학인자들을 측정할 수 있으며, 혈전 형성 및 판막 기능 저하 가능성을 평가할 수 있다. 연구팀은 실제 환자의 시술 전후 데이터를 활용해 모델의 정확도를 검증해나갈 예정이다.
이번 연구가 성공적으로 진행되면, TAVI 시술 전 환자별 맞춤형 시뮬레이션을 통해 합병증을 효과적으로 예측하고 예방할 수 있을 것으로 기대된다. 이를 통해 시술의 안전성을 높이고, 불필요한 추가 검사 및 재입원율이 감소하면 의료 비용 절감이라는 정부 정책에도 부합할 수 있다는 설명이다.
이관용 교수는 “이번 연구를 통해 TAVI 시술 후 예후 예측 정확도를 높이고, 보다 안전한 시술이 가능하도록 돕는 것이 목표”라며 “앞으로도 환자 맞춤형 치료 기술 개발을 위해 지속적으로 연구를 이어갈 계획”이라고 밝혔다.
한편, 이 교수팀은 이번 연구에 앞서 서울과학기술대학교 최형권 교수와 공동으로 ‘경피적 대동맥판막 삽입술의 최적 시술 방식을 시뮬레이션하는 장치 및 방법’에 대한 특허를 2024년 출원한 바 있다. 관련 내용을 보다 구체화하고 확장한 이번 연구는 향후 TAVI 시술의 표준화 및 정밀의료 발전에 기여할 것으로 기대된다.
기사최종편집일: 2025-07-11 16:20:39
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