적층제조 기술 통해 관절 치환술 대체 및 리드타임 감소

브레스 메디컬(Bres Medical)은 턱관절(TMJ) 임플란트 생산을 단순화하고 가속화할 방법을 찾아냈다. 턱 관절의 극심한 통증과 기능부전으로 고통 받는 환자는 전체 관절을 영구 임플란트로 교체할 경우 삶의 질을 회복시킬 수 있다. 브레스 메디컬은 주요 고객인 OMX 솔루션즈(OMX Solutions)를 위해 3D 프린팅을 통해 리드타임을 획기적으로 단축 시킨 티타늄 소재의 커스터마이징된 임플란트를 개발했다.

■ 자료 제공 : EOS, www.eos.info

▲ 하악골에 더 좋은 골 융합과 고정을 위해 생산 및 표면처리된 3D 프린팅 임플란트

■ 과제 : 표면처리(코팅 후처리) 리드타임을 획기적으로 단축시키며 각 환자에게 맞춤화된 악관절 임프란트 생산
■ 솔루션 : 골 유착 향상을 위하여 티타늄 질감의 표면 생산을 가능하게 하는 DMLS 프로세스 파라미터 활용
■ 결과
• 전략 : 시장 지위를 강화하는 혁신적인 프로세스
• 속도 : 리드타임이 8주에서 1주로 단축
• 특성 : 환자에 맞춤화된 임플란트로 골절 크기를 줄임

환자에게 맞춤화된 악관절 임플란트 생산
연구 및 개발 분야에서 5년 간의 3D 프린팅 경험을 거친 브레스 메디컬은 주요 고객인 OMX 솔루션즈를 위해 새로운 턱관절(TMJ) 임플란트 분야에 대한 연구를 시작했다. 이런 종류의 인공 삽입물 장치는 적어도 하나의 관절 구성요소가 교체되어야 하는 환자에게 사용된다. 대부분의 경우 환자는 견딜 수 없는 통증이나 골관점열과 같은 관절 기능 부전으로 고통 받고 있다.
3D 프린팅으로 임플란트를 생산하기 전에는 CNC 가공으로 생산되었으며 일원화된 디자인이었다. 특히 제작 가능한 사이즈가 제한되어 있었으며 각 환자의 개별적 해부구조를 반영할 수 없었다.
일반적으로 기존의 임플란트는 골 융합과 1차 기계적 고정을 위한 추가 코팅이 필요하다. 그러나 이 특별한 의료용 코팅제는 호주에서 사용이 불가능했기에 호주 내의 임플란트 제조업자들은 물류상의 문제를 겪었다. 미국이나 다른 국가의 코팅 공급업자에게 사후 가공을 위해 임플란트를 배송했고 이 때문에 리드타임이 길어졌다. 호주의 임플란트 시장은 수요가 증가함에 따라 해외 기술과 공급에 크게 의존했다.
Marcos Perez 대표가 이끄는 브레스 메디컬은 OMX 솔루션즈와의 콜라보를 통해, DMLS(Direct Metal Laser Sintering) Specific Solution으로 환자의 하악골에 연결된 임플란트를 커스터마이징하여 생산했고, 후처리 단계에서 사용되는 티타늄 스프레이 코팅 기술에 비해 시간 효율적이고 과학적으로 증명된 대안을 제공했다.

DMLS 파라미터로 티타늄 질감의 표면 제작
브레스 메디컬 연구팀은 타이밍, 적합성의 측면에서 환자에게 더 나은 결과를 제공하기 위해 3D 프린팅 솔루션을 제안했다. 병원에서 제공하는 CT 스캔을 기반으로 턱관절 임플란트의 형상을 환자의 해부하적 구조에 적용했다. 3D 프린팅으로 제작되는 티타늄 임플란트는 2주 이내에 생산이 가능했다.

브레스 메디컬 솔루션의 진정한 자산은 임플란트의 사후 정밀 가공을 위한 사내 CNC 설비와 더불어 특별한 DMLS 파라미터로 제작되어 임플란트 내부의 거친 표면의 솔루션이다. 연구관리자인 Valerio Taraschi는 “레이저 소결을 통해 만들어진 임플란트 내부의 거친 표면으로 2차 안정성을 향상시키고 골융합성을 향상시켜 고객 맞춤화된 솔루션을 제공한다"고 설명했다. 이 기술을 통해 골 유착을 위한 추가 코팅이 필요 없게 되었다. 브레스 메디컬은 신뢰성 있고 우수한 품질을 자랑하는 EOS의 M280 시스템과 EOS Titanium Ti64ELI 소재로 임플란트를 생산하며 대량의 고객 맞춤화된 더 많은 애플리케이션 생산을 계획하고 있다.
OMX 솔루션즈는 새로운 솔루션을 통해 이전의 비 맞춤형, 감산형 제조 공정 임플란트 생산보다 4배 더 빠른 맞춤형 솔루션을 제공할 수 있게 되었다. 브레스 메디컬은 ISO 13485 표준을 완벽하게 준수하는 3D 프린팅 임플란트를 생산한 호주 기업이며, 이를 통해 진정한 경쟁력을 확보했다. 환자에 맞춤화된 임플란트의 빠른 생산으로 더 빠른 수술이 가능해졌으며, 더 빨리 환자를 구해낼 수 있다. 이는 궁극적으로 더 빠른 치유와 더 나은 장기적인 결과를 의미한다.

짧아진 리드타임으로 대량 커스터마이징 확보
브레스 메디컬은 OMX 솔루션즈와 함께 대규모 커스터마이징을 위한 쉬운 프로세스를 설립했다. OMX 솔루션즈는 병원으로부터 받은 환자의 스캔을 기반으로 제작 데이터를 제공하고 브레스 메디컬은 임플란트를 만들었다. 지난 12개월 동안 50개 이상의 이식형 턱관절 임플란트가 생산되었고 판매되었다. 이 회사는 호주와 아시아의 의료 기기 시장에서 꾸준한 수요를 보이고 있으며, 혁신적인 솔루션은 단 2주의 리드타임으로 대량 커스터마이징의 길을 열었다. 브레스 메디컬은의 연구관리자인 Valerio Taraschi는 “호주에서 3D 프린팅 솔루션을 성공적으로 시연한 후, 우리는 호주의 규제 체제에서 의료 기기 개발 및 제조 업체로서 매우 좋은 입지를 확보했다”면서 “앞으로 우리는 더 많은 맞춤형 임플란트를 개발하고, 이 성공적 경험을 최대한 이용하려고 노력할 것이다”라고 말했다.