무턱수술·턱끝 보형물, 3D 프린팅 모의수술과 3D Fit 적용

1. 성형외과 영역에서의 활용 : 무턱수술 및 턱끝보형물

이번 연재에서는 무턱환자에서 널리 활용되는 턱끝 전진술의 한계와 기존 보형물의 문제점을 보완한 3D Fit 턱끝 보형물의 제작에 3D 프린터를 활용하는 방법에 대해서 소개 하고자 한다.

일반적인 무턱 수술은 보형물을 통한 수술이 일반적으로 간편하게 활용된다. 자가 골이 길고 충분한 경우 턱끝 전진술을 시행할 수도 있지만, 일반적인 경우에서 턱끝의 상하 길이가 넉넉한 무턱 환자는 현실적으로 접하기 쉽지 않다. 설사 턱끝의 상하 길이가 넉넉하다 하여도, 4mm 이상의 전진술은 이차각과 골흡수로 인한 부작용 발생의 빈도가 증가할 수밖에 없는 문제가 있다.

실재환자의 뼈의 모습을 CT 촬영한 후 3D 프린터로 출력한 모델을 가지고 모의 수술을 진행해서 보면, 위 사진과 같이 절골선을 만들고 전동톱을 사용하여, 절골면을 만들게 되고, 아래쪽의 절골편을 전진시키는 작업을 하게 된다.

원문 영상과 사례에서 확인한 핵심 내용

위 사진과 같이 절골술 후 턱끝을 전진을 하게 되면, 아치형태의 턱끝 형태와 대략 1Cm 전후의 턱끝 뼈 두께로 인해 전진 양이 많아 지면 많아 질수록 부작용이 증가하는 문제점이 있다.

4mm 이상의 전진이 이뤄질 경우 전진된 골편과 남아 있는 뼈와의 접촉 면적이 줄어들게 되어 뼈흡수가 발생할 수 있는 문제가 생기게 되고,

전진양이 많아 질수록 정면에서 만져지거나 보여지는 이차각이 많이 발생하게 된다.

6mm 전진이 이뤄진 후 일반적으로 사용되는 4구 플레이트와 스크류 로 고정한 모습에서도 위 사진의 연필이 가르키는 곳과 같은 계단 현상이 발생하게 된다. 이와 같은 이차각은 수술시 적절히 정리가 되어야 하지만, 턱끝신경(Mental Nerve)으로 인해 적절한 정리가 힘든 경우가 발생하게 된다. 이러한 이유로 턱끝 전진술은 4mm 정도가 부작용 없이 시행할 수 있는 적절한 전진양이라 생각된다.

이러한 자가골 전진술이 여러 모로 이물질 사용을 최소화 한다는 장점은 있지만, 현실적으로는 교정양에 한계가 있고, 턱끝의 상하 길이가 넉넉하여, 턱끝 신경에 장애 받지 않고 전진술을 시행할 수 있는 무턱 환자는 그리 많지 않다는 문제점도 있다.

실제로 이러한 고민 없이 시행된 무턱 전진술의 실제 예를 살펴 보면 다음과 같다.

이차각이 생긴 경우와 무리한 전진술로 시계방향으로 회전된 경우, 전진양이 부족해 전진술후 보형물을 다시 삽입한 경우가 대표적인 예라 할 수 있다.

이러한 자가골 전진술의 한계로 인해 실제 임상에서는 비교적 간단하게 턱끝 보형물을 사용한 무턱 수술이 널리 사용되고 있다. 이물질 사용이라는 단점을 제외하면, 비교적 간편하게 무턱을 교정할 수 있는 수술방법임에는 틀림이 없다. 다만, 보형물 자체의 단점이 존재하기 때문에 변위와 회전등의 위치이동 문제가 발생하게 된다.

위 사진은 실리콘 보형물을 사용하여 무턱수술을 시행한 예이다. 보형물의 좌우측 변위, 회전, 상방이동, 스크류 고정에도 불구하고 찢어지며 회전한 경우, 보형물 하나로 부족해서 두 개를 겹쳐 넣은 경우등 다양한 모습을 확인 할 수 있다.

보형물 자체가 뼈와 결합하지 않는다는 문제점 이외에 근육 움직임이나 수술 후에 여러 문제들로 인해 원하는 위치에 있지 못하고, 회전, 이동, 변위가 생기는 경우가 많고, 기성 보형물을 사용하면서 원하는 교정량을 얻지 못하여, 보형물 두 개를 겹쳐 넣는 일도 생기게 된다. 무엇보다 이러한 이동, 변위를 막기 위하여 스크류 고정을 한다 해도 우측 맨 아래 3D CT와 같이 보형물이 찢어 지면서 변위가 발생하기도 한다.

이러한 문제점의 해결은 보형물이 인체의 뼈와 구조적으로 딱 맞는 형태를 갖을때 극복될 수 있으며, 이러한 문제점을 감안 할때 3D 프린터를 이용한 맞춤형 보형물 제작은 위와 같은 보형물관련 부작용을 줄일 수 있는 이점이 있다.

이전 전진술을 받은 환자에서 남아 있는 무턱 느낌을 개선하기 위해 시행된 3D Fit 무턱 보형물의 예이다. 턱끝의 상하 길이가 짧고 전진양이 교정하고자 하는 양보다 적은 환자에서 약간의 추가적인 전진과 상하 길이 증가를 위해 보형물을 제작하여 삽입 하였다. 파노라마 사진에서 턱끝의 상하 길이 연장이 확인되며, 보형물과 뼈의 이격 없이 잘 맞는 모습을 확인 할 수 있다.

수술 계획·결과와 백정환 원장의 임상 판단

3D CT 에서 확인해보면 이전 전진술시 사용되었던 플레이트와 스크류는 제거된 모습이고, 추가적인 전진과 상하 길이 연장이 뼈와의 경계 없이 삽입된 보형물을 통해서 얻어진 모습을 확인 할 수 있다.

위 엑스레이에서 처럼 턱의 앞뒤, 상하 길이가 짧은 환자의 경우 전진양은 많이 필요한데 반해 절골을 통한 전진술은 한계가 있고, 보형물을 통한 전진은 가능하지만, 길이 연장은 보형물의 곡면이 뼈의 곡면과 일치하지 않아 들뜨는 현상이 생기게 된다. 빨간 원은 3D Fit 보형물로 턱끝의 전진과 길이 연장을 동시에 얻은 경우 이다.

3D CT 에서 역시 길이 연장과 턱끝의 전진이 뼈와 이격 없이 삽입된 보형물을 통해서 얻어진 모습을 확인 할 수 있다.

실제 모습에서도 턱끝의 전진이 이뤄져 턱목각도(CervicoMental angle) 역시 개선된 모습을 볼 수 있고, 코수술과 함께 시행될때에는 돌출입도 개선되는 효과가 있음을 확인 할 수 있다.

위 사진과 같은 일반적으로는 돌출입이라고 생각되는 환자에서도 코 수술과 병행한 무턱 보형물 수술은 돌출입의 해결에 좋은 대안이 될 수 있다. 자가골 전진술이나 보형물을 통한 전진술은 전진양에 제한이 많이 따르는 반면, 3D Fit 보형물은 그 키기와 범위에서 조금 더 자유롭기에 위 환자와 같이 돌출입 수술을 대신할 수술로도 활용될 수 있다.

하악이 왜소하고, 코가 낮은 경우 양악을 통한 돌출입 수술을 하더라도 턱끝의 전진은 추가적으로 필요한 경우가 있다. 위 사진처럼 하악이 빈약한 경우 양악수술만으로 돌출입의 개선 효과는 얻을 수 있을지 모르지만, 전반적이 얼굴의 비율변화에는 한계가 있는 것이 사실이다.

상하길이의 연장 및 턱끝의 전방 전진을 3D Fit 보형물로 함께 얻은 경우이다. 일반적인 보형물로는 얻기 힘든 양의 전진 및 길이 연장을 얻을 수 있었고, 코수술과 병행하여 전반적인 측면 개선 효과를 얻을 수 있었다.

3D CT 에서도 위치변동이 없이 해부학적 구조에 딱맞는 보형물을 제작할 수 있었고, 보형물과 뼈의 이격 없이 보형물이 안착한 모습을 확인 할 수 있다.

이처럼 3D 프린팅 기술은 모델을 통한 모의 수술을 가능하게 하여, 수술의 교육 뿐만 아니라 부작용 예측, 환자 설명에도 사용될 수 있고, 모델을 통한 보형물 제작은 이전 보형물이 가진 구조적 단점을 상당 부분 개선할 수 있는 방법이라 생각된다.

다음 연재에서는 T절골, ㅅ절골등의 턱끝 수술을 3D 프린팅 된 모델을 통해서 그 단점과 한계를 알아보고, 턱끝 절골술후 발생한 부작용의 해결에 활용된 3D 프린팅 기술에 대해서 소개 하겠다.