3D 프린팅 기술을 활용하여 외상이나 수술로 인한 하악의 변형을 치료하는 사각턱의 재건에 대해서 알아봤다. 이번 칼럼에서는 더 나아가 선천적인 안면골의 문제를 해결하는 전혀 새로운 접근을 시도해 본 예를 설명하고자 한다.

3D 프린팅 기술의 의학적 활용은 크게는 세 가지 이점이 있다고 생각된다.

1. 수술의 정확도 향상
2. 수술 시간의 단축
3. 새로운 수술방법의 개발

1번과 2번의 경우는 앞선 글에서 보다시피 의사의 경험과 감에 의존하는 수술에 비해 놀라운 정확도 향상이 이뤄졌음을 확인할 수 있었다. 또한, 이러한 방법으로의 수술은 기존 수술보다 수술 시간을 단축해 환자의 회복 기간 또한 줄어 드는 부가적인 이득도 있다. 오늘 소개할 하악왜소증은 3번의 전혀 새로운 수술 방법의 개발이라는 관점에서 설명하고자 한다.

흔히 무턱으로 알고 있는 하악왜소증은 무턱과는 구분이 되어야 하는 것으로 영어 표현으로는 Micrognathia라고 표현하는 턱의 형태이다. 하악의 뼈 길이가 상하 길이와 전후 길이가 하악왜소증에서는 모두 다 짧은 형태로 기존은 SSRO(Sagitttal splitting ramus osteotomy)를 통해 앞뒤 길이를 연장하거나 턱끝 전진술(advance genioplaty) 또는 턱끝 보형물 수술로 앞뒤 길이를 길게 만드는 수술이 유일한 해결책이었다. 하지만 각 수술은 턱의 앞뒤 길이 연장만 가능할 뿐 자연스러운 턱 라인을 만들 수 없을 뿐만 아니라, 턱의 상하 길이를 증가시킬 수 없는 단점이 있다.

위 사진의 모습이 일반적으로 관찰되는 하악왜소증환자의 측면 엑스레이 모습이다. 붉은색으로 표시된 턱의 상하 길이와 노란색으로 표시된 턱의 전후 길이가 모두 짧은 대표적인 경우로 기존의 수술은 다음과 같은 단점을 가지고 있다. 양악 수술(SSRO)을 시행할 경우 턱의 전후 길이는 증가할 수 있어지지만, 상하 길이가 짧은 하악왜소증 환자의 경우 하악각이 더욱 빈약해져 흔히 말하는 개턱 현상이 나타나게 된다.

자가골 전진술을 시행하는 경우는 하악의 전후 길이는 연장이 되겠지만, 전진 후 남아 있는 하악의 계단 현상이 문제가 되어 결국은 이차 각 제거를 위하여 전체적으로 부족한 하악의 뼈를 삭제해야 하는 오류가 생기게 된다. 가장 흔히 사용하는 턱끝 보형물의 경우 보형물의 두께 조절로 원하는 만큼 전후 길이의 연장을 얻을 수 있지만, 보형물의 두께가 두꺼워질수록 보형물의 좌우 길이 또한 커져야 하는 단점을 가지고 있고 상하 길이의 연장은 이 방법으로는 전혀 얻을 수 없다는 단점이 있다.

이러한 단점과 한계가 있음에도 하악왜소증은 절대적으로 하악뼈가 부족하므로 뼈의 양이 늘어나지 않는 한 원하는 하악의 모양을 얻을 수 없었다. 가장 이상적인 수술 계획은 상하 길이와 전후 길이를 전체적으로 증가시키는 방법이 필요하다.

위의 사진처럼 하악을 만들어 주는 것이 가장 이상적이지만, 기존의 방법으로는 불가능했던 수술이었다. 하지만 3D 프린터를 활용한 3D Fit 안면 조소술을 통한 3D Fit PMMA 보형물을 가지고 위의 계획대로 수술을 진행할 수 있었다.

환자의 정면 모습에서 붉은 원 부분이 약간 꺼진 듯한 모습이 관찰된다. 이는 턱의 전후 길이가 짧으면서 하악각 앞부위에 뼈가 부족하여 생기는 현상으로 뼈가 보충된다면 해결되는 문제이다. 3D CT 정면 모습에서 위의 정면 사진에서 꺼진 듯 보이는 부분의 부족한 뼈의 모습을 확인할 수 있다.

환자의 사면 모습에서 앞서 말한 뼈가 부족한 부위가 관찰되고, 턱 끝 또한 흔히 말하는 무턱 증상이 관찰되고 있다. 일반적인 무턱 환자에서 턱끝에 보형물을 넣어 주는 수술을 할 때는 치아와 턱끝 사이의 길이가 굉장히 중요하게 작용하게 된다.

길이가 충분할 경우 턱끝의 전진만을 위한 보형물 수술은 적절한 수술이 될 수 있지만, 짧은 경우 턱끝의 상하길이와 전진을 함께 얻어야 하기에 기존 수술 방법으로는 이러한 보형물을 제작하는 것이 불가능하다. 자가골을 이용한 방법도 이러한 목적을 이루기에는 이식을 위한 자가골이 많이 필요하여, 시도조차 할 수 없었을 뿐만 아니라 뼈의 흡수 정도를 예측할 수 없어서 자연스러운 턱 라인을 만들 수 없었다.

환자의 측면 모습에서 하악왜소증과 무턱환자에서 흔히 관찰되는 이중턱 모습이 관찰된다. 하악의 앞뒤 길이가 짧은 경우 하악 주변의 연부조직은 남는 현상이 있게 되고, 특히 구강저(Mouth floor)를 구성하는 Geniohyoid Muscle group의 단축현상(shortening)으로 피부와 피하지방의 뭉침이 발생하여 이중턱이라는 외형으로 나타나게 된다.

이 경우 가장 이상적인 수술 계획은 턱끝의 뼈가 geniohyoid muscle group의 근육들이 붙어 있는 채로 전진 되는 것이 가장 이상적이지만, 이러한 전진술을 위해서는 양악 수술이나 턱끝 전진술을 시행하게 되는데 이러한 두 가지 방법은 각각 다음과 같은 단점을 내포하고 있다. 양악 수술의 경우는 수술의 범위가 상악까지 확대되는 단점과 하악각 앞부분의 뼈가 부족하여 앞서 말한 대로 개턱 느낌이 과장될 수 있다는 단점이 있다.

턱끝 전진술만 시행한 경우는 geniohyoid muscle group의 당기는 힘을 고정을 위한 플레이트가 버티기 힘들 정도의 전진(6mm 이상)은 힘들고, 하악왜소증 환자의 경우는 치아 뿌리부터 턱끝의 길이조차 짧아 이러한 전진술을 시행하기에는 한계가 있다.

수술 전후 3D CT 모습에서 턱 끝 상하 길이의 연장과 하악각 앞의 부족한 뼈의 양이 보충된 모습을 확인할 수 있다. 전체적인 하악의 뼈 볼륨 증가로 보다 정상에 가까운 형태로 회복된 모습을 볼 수 있다.

우 사면과 좌 사면 3D CT 모습에서 좌우 같이 하악각 앞의 함몰 부위를 포함하여, 하악체부(Mandible body)가 보형물로 메꿔지고 상하길이 연장이 이뤄진 것을 확인할 수 있다.

좌우측 측면 3D CT 모습에서 좌우 같게 하악체부(Mandible body)의 볼륨 증가와 턱끝의 상하길 및 전후 길이 연장이 이뤄진 것을 확인할 수 있다. 보형물 삽입 시 geniohyoid muscle group의 턱 끝 부착 부위를 최대한 보전 한다면, 피부와 피하조직의 뭉침으로 발생한 이중턱은 삽입된 보형물로 인해 조직의 확장이 되고 뭉침이 완화되면서 외형적으로 이중턱이 호전되는 결과를 보이게 된다.

이번 칼럼을 시작하면서 전혀 새롭고 기존에 불가능했던 수술이 3D 프린팅 기술로 가능해지는 장점이 있다고 언급하였다. 수술의 정확도 증가와 수술 시간의 단축이라는 이점 외에 3D 프린팅 기술이 가져다주는 이점은 위에서 소개한 case와 같이 전혀 새로운 수술 방법의 개발이 가능해진다는 점이라 할 수 있을 것이다.

다음 연제에서는 기존의 방법과 전혀 다른 새로운 방식의 수술을 3D 프린팅 기술을 통해서 시도할 수 있는 영역을 소개하고, 현재 국내에서 이러한 새로운 영역의 수술이 널리 퍼지지 못하는 제도적 문제에 대해서 생각해 보겠다.

<사진 = 에이치성형외과의원>

<글 = 에이치성형외과의원 백정환 원장 (성형외과 전문의)>