3D 프린팅 앞광대 보형물, 재료별 특징과 맞춤 수술 사례

1. 성형외과 영역에서의 활용 : 앞광대 보형물

이번 연재에서는 미용 수술 중 여러 문제로 널리 행해지지 못했던 앞광대 보형물 수술에서 3D 프린터를 활용하는 방법에 대해서 소개 하고자 한다.

앞광대 수술은 동양인의 특징적인 안면골 특성을 반영한 수술로 넓고, 오목한 안면부를 볼록하게 바꾸어 주는 수술이다. 오목한 얼굴은 일반적으로 나이 들어 보이고, 피곤해 보이는 인상을 주고 얼굴이 더욱 넓어 보이는데 중요한 역할을 한다. 기존의 안면윤곽술은 얼굴의 크기를 줄여, 얼굴의 전체적인 크기를 줄이는 효과가 있지만, 입체감이 없는 오목한 얼굴형을 교정하기에는 한계가 있었다. 이러한 상황에서 앞광대 보형물 수술, 지방이식 수술, 필러주입수술등이 시행되어 왔다.

앞광대 보형물은 현재까지 실리콘, 고어텍스, 메드포어가 주로 사용되었지만, 보형물이 가지는 물리적 한계로 인해 널리 시행되지 못한 단점이 있다. 실리콘은 인체 삽입시 고정이 어렵고 미끄러지거나 들뜨는 현상이 있고, 고어텍스는 상대적으로 이동이 적은 반면, 고정을 위해 금속 나사를 사용해야 하는 점과 염증에 취약하고 수술 후 볼륨이 줄어드는 한계가 있다. 메드포어는 구조적 특성상 이동이 적은 반면, 단단한 형태의 보형물이기에 기존의 뼈의 형태와 잘 맞지 않아 들뜨는 현상이 있고, 염증에 취약한 단점이 있다. 이러한 특징을 표로 정리하면 아래와 같다.

각 재료의 물리적 특징은 고려 하지 않는다 하더라도 모든 재료는 원재료 형태이던, 반가공 형태이던 환자의 3차원 해부학적 구조에 딱 맞지 않을 수밖에 없고, 의사의 손기술로 아무리 조각을 잘한다 해도 오차는 발생할 수밖에 없는 한계가 있다. 이러한 한계는 추가적인 고정을 필요로 하게 되고, 이러한 고정 과정이 또다른 부작용을 발생시킬 가능성이 상존하는 것이 현실이다.

3D프린터를 활용하여 제작하는 3D Fit 보형물은 이러한 보형물과 인체의 3차원 해부학적 구조의 차이를 줄일 수 있어, 이동 및 변위, 고정의 필요성이 줄어들게 되어 보형물 관련 부작용이 줄어드는 효과가 있다.

앞선 연재에서 언급한 3D Fit 귀족 보형물, 3D Fit 고양이 보형물에서 보듯이 3D 프린팅 기술을 활용한 보형물 제작은 보다 인체공학적인 구조적으로 안정적인 보형물을 만들 수 있는 장점을 가지고 있다.

원문 영상과 사례에서 확인한 핵심 내용

위 사진은 동양인에서 전형적으로 관찰되는 넙은 얼굴과 측면에서 봤을때 오목한 얼굴형을 가진 환자의 실제 수술 예이다. 광대수술등 안면 윤곽 수술로 얼굴의 좌우폭과 상하 길이를 줄였음에도 여전히 크고 오목해 보이는 환자에서 현재까지는 입체감을 주기 위해 눈물고랑과 앞광대, 팔자 부위에 필러 삽입이나 지방이식등의 술식이 일반적으로 사용되어 왔다. 하지만, 이러한 환자에서는 지방이식은 특히 흡수문제가 있고, 필러 주입은 주기적인 시술이 필요하다는 한계를 가지고 있다. 이러한 환자에서 앞광대 보형물과 노블캣 보형물 삽입 수술을 계획하였고, 앞광대 전반과 팔자주름 부위에 보형물이 삽입 되었다. 위 사진에서 보듯이 특별한 고정없이도 보형물은 수술 후 촬영한 3D CT에서 좌우 대칭성을 보이며 안정적인 모습으로 삽입된 것을 확인 할 수 있다.

이러한 수술에 사용되어 온 보형물은 실리콘, 메드포어, 고어텍스 보형물 등이 있어왔지만, 형태적인 문제 뿐만 아니라 각 재료의 물성으로 인한 몇 가지 문제를 발생시켜온 것이 현실이다.

가장 대표적으로 뼈침식, 염증, 회전, 이동등 변위가능성, 이물감 이 그 문제점으로 지적되어왔다.

먼저 뼈 침식 은 보형물이 인체 뼈에 가하는 압력으로 인해 발생하는 것으로 그 정도를 결정하는 요소는 크게는 3가지 정도를 생각해 볼 수 있다고 생각된다. 3차원 구조의 적합도, 재료의 경도, 재료의 두께가 뼈침식의 정도를 결정하게 된다. 결국 압력이라는 것은 어떤 힘이 단위 면적에 작용하는 것을 그 정도로 하고 있는 개념으로 보형물과 뼈 사이에 접촉면이 넓어지면 넓어질수록 뼈 침식은 줄어들게 되고, 재료가 딱딱할 수록 그 정도는 심해질수 있다. 또한 재료의 두께가 두꺼워질수록 연부조직의 수축으로 인한 압력은 증가한다고 생각된다. 이러한 배경으로 임상적으로 사용해 왔던 각 재료에서 보이는 침식의 정도는 아래 순서와 같다고 판단된다.

실리콘 > 메드포어 > 3D Fit PMMA > 고어텍스

그 다음으로 염증위험성 을 생각할 수 있다. 일반적으로 다공성 구조를 가진 재료는 인체 접합도가 좋은 반면 그 구조적 특성으로 인해 보형물의 다공성 구조가 균의 번식 배지가 될 수 있는 위험성을 내포 하고 있다. 이러한 이유로 다공성 구조의 재료는 인체 접합도가 좋은 반면 임상적으로는 염증에 취약한 결과를 보이곤 한다. 이러한 배경으로 임상적인 경험으로 판단한 염증발생 빈도는 아래 순서와 같다고 판단된다.

고어텍스 > 메드포어 > 실리콘 >= 3D Fit PMMA

회전, 이동, 변위 가능성 은 보형물의 3차원적 구조와 뼈와의 적합성이 주 원인으로 작용하며, 보형물의 물성이 변수로 작용한다고 생각된다. 조직이 보형물표면 또는 안으로 자라 들어가는 메드포어, 고어텍스가 상대적으로 변위가 적은 경향을 보이지만 조직이 자라 들어가는 시간동안의 변위는 다공성 구조를 가진 각 재료에서 역시 발생한다고 생각된다. 따라서 3주 정도의 조직이 자라 들어가는 시간동안의 고정이 필요하다고 생각된다. 이러한 배경으로 임상적인 경험으로 판단해 보면 변위 가능성의 빈도는 아래 순서와 같다고 판단된다.

실리콘 > 고어텍스 > 메드포어 >= 3D Fit PMMA

마지막으로 모든 보형물에서 관찰되는 이물감 을 생각해 볼 수 있다. 뼈위에 삽입되는 모든 보형물은 뼈와 같이 단단할때 이물감이 적고, 뼈와 보형물의 경계가 매끈할때 이물감이 적다고 판단된다. 이러한 관점에서 실리콘과 고어텍스는 말랑한 느낌이 있어 뼈위에 삽입되었을때 단단함이 뼈와 달라 이물감이 느껴지는 경우가 있고, 메드포어는 조각이 힘들고 기성품으로 나오는 경우가 대부분이기에 보형물의 경계와 뼈가 층이 지는 경우가 많이 발생한다고 생각된다. 이러한 판단으로 임상경험에서 관찰한 이물감의 빈도는 아래와 같다.

메드포어 > 실리콘 > 고어텍스 >= 3D Fit PMMA

이상이 인체에 삽입되는 기존의 완제품 또는 반제품형태의 보형물들의 임상 경험을 놓고 봤을때, 모든 면에서 완벽하지는 않지만, 3D Fit PMMA 보형물 기존의 다른 재료보다 부작용면에서는 우월한 결과를 보여 주고 있다고 생각된다. 다만, 반제품, 완제품 형태로 구입하여 사용하는 보형물과 달리 직접 환자의 3D CT DATA를 가지고 제작해야 하고, 상당한 시간이 수술 전에 소요된다는 단점이 존재하는 것이 사실이다.

위 사진은 마른 남자에서 흔히 관찰되는 앞광대 (눈물고랑) 부위의 꺼짐을 해결하기 위해 수술을 시행한 예이다. 남자의 경우 이러한 환자에게는 지방이식은 공여부가 적절치 않아 생각하기 힘들고, 필러는 주입양이 많아 비용효과와 지속 시간을 고려할때 적절치 않은 경우가 많고, 보형물 삽입은 피부가 얇아 경계가 도드라져 보일 가능성이 있다. 위 환자에서는 돌출된 입과 팔자주름를 교정하고자 앞광대 보형물과 노블캣 보형물을 함께 삽입하였다.

위 사진에서 보듯이 눈물고랑 부위와 앞광대에 걸친 3D Fit 보형물이 대칭적으로 삽입된 모습을 볼 수 있다.

아래쪽에서 봐도 눈물 고랑과 앞광대 부위에 경계 없이 보형물이 삽입된 모습을 확인 할 수 있다.

수술 계획·결과와 백정환 원장의 임상 판단

위 환자에서 역시 양측 앞광대와 팔자에 주기적으로 6-8 앰플씩 필러와 지방이식을 반복하던 환자에서 시행된 앞광대 보형물과 노블캣 보형물의 수술 예이다. 하안와 (inferior Orbital Rim) 까지 보형물이 경계 없이 삽입된 모습이고, 수술 후 눈밑 촉진시에도 보형물의 경계는 만져지지 않는 것을 확인 할 수 있었다.

아래쪽에서 본 모습에서, 앞광대 부위로 보형물이 대칭적으로 삽입된 모습을 관찰 할 수 있고, 앞광대 쪽으로 상당양이 돋아진 것을 확인할 수 있다.

또 다른 예는 흔히들 말하는 양악 수술 후 노안이 되었다는 경우의 예이다. 상악이 후퇴하면 입이 들어가 보이는 장점이 있는 반면에 얼굴 전체로 보면 입체감이 사라져 전반적으로 나이 들어 보이는 인상을 주는 경우가 발생하게 된다.

들어간 상악으로 인해 전반적으로 얼굴에 볼륨감이 사라졌고, 그로 인해 약간의 우울한 인상과 생기 없는 모습이 생긴 경우 이다. 이러한 경우는 얼굴에 입체감을 주는 방향으로 수술을 진행하여야 하고, 지방이식이 가장 널리 활용되는 수술이다. 하지만, 마른 환자의 경우는 지방이식은 TOC (Treatment of Choice)가 될 수 없다. 앞광대 보형물을 삽입한후 볼륨감이 생겨 훨씬 어려 보이고 생기있는 인상을 만들어 줄수 있었다.

위 환자에서 수술 전 후 촬영된 3D CT 모습이다. 앞광대 부위에 보형물이 삽입된 것이 보이고, 이전 양악수술로 인해 절골된 모습과 고정을 위해 삽입된 수많은 금속 고정물이 관찰 된다. 양악 수술을 받은 경우 금속고정물과 절골로 인해 정상 구조가 많이 왜곡되어 일반적인 보형물을 삽입할때 특히 보형물의 변위가 많이 발생하게 된다. 반면, 3D Fit 보형물은 이러한 부분을 3D 영상단계에서 보정할 수 있어, 왜곡된 구조에 적합한 보형물을 제작할 수 있다는 장점이 있다.

양악 수술이 아니더라도 노화에 의해 안면부 연부조직의 볼륨이 줄어들고, 피부의 쳐짐이 발생한 경우에도 앞광대 보형물은 문제해결에 좋은 방법이 될 수 있다.

수술 전 보이는 다소 피곤한 듯한 나이 들어 보이는 모습은 수술 후에 볼륨감 있는 입체적인 모습으로 변화되어 보다 생기 있는 모습으로 변화된 모습이 관찰 된다.

위 환자의 3D CT 수술 전후 모습이다. 앞광대 보형물과 팔자주름과 비순각 개선을 위한 노블캣 보형물이 함께 삽입된 모습이 관찰된다.

3D 프린팅 기술을 이용한 보형물 제작은 앞서 기술한 바와 같이 기존의 보형물이 가진 문제점을 보완 할 수 있고, 보형물 관련 부작용을 줄일수 있는 보형물 제작 기법이라 생각된다. 재료적인 발전이 이뤄진다면 이러한 보형물 제작 기법은 기존에 생각하지 못했거나, 제한이 있었던 수술을 가능하게 해주는 기술로 발전할 수 있으리라 생각된다.