디지털 비대칭양악수술, 수술 정확도를 높이는 과정에 대한 고찰

안녕하십니까?

구강악안면외과 전문의 박종철원장입니다.

얼굴의 좌우 균형이 맞지 않는 '안면비대칭'은 많은 분들에게 외모적인 스트레스뿐만 아니라, 교합 이상과 같은 기능적 문제를 동반하기도 합니다. 이러한 심한 안면비대칭을 근본적으로 개선하는 가장 효과적인 방법은 턱뼈를 이상적인 위치로 옮겨주는 양악수술입니다.

최근 의료 기술의 눈부신 발전으로, 양악수술 분야 역시 디지털양악 이라는 혁신적인 패러다임을 맞이했습니다. 컴퓨터 기술을 이용해 3차원으로 정밀하게 계획하고 안전하게 수술하는 디지털양악은 이제 선택이 아닌 필수로 자리 잡고 있습니다.

하지만 모든 병원에서 이야기하는 '디지털양악'이 과연 동일한 수준의 정밀도를 보장할까요?

단순히 CT를 찍고 컴퓨터로 계획만 세운다고 해서 모두 같은 결과를 낳는 것은 아닙니다.

이번 글에서는 제가 오랜 임상 경험과 데이터 분석을 통해 확신하게 된, 디지털 비대칭양악 수술의 정확도를 높이기 위한 차별화된 접근 방식에 대해 실제 환자분들의 사례를 통해 깊이 있게 설명해 드리고자 합니다.

대부분의 '디지털양악', 어디까지 와있을까요?

일반적으로 알려진 3D 양악, 즉 디지털양악은 다음과 같은 과정을 거칩니다.

1. 3차원 CT 촬영: 환자의 얼굴뼈 구조를 입체적으로 정밀하게 촬영합니다.

2. CAD(컴퓨터 설계): CT 데이터를 바탕으로 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 턱뼈의 이동량, 절골 위치 등을 계획합니다.

3. CAM(컴퓨터 제조): 수립된 계획에 맞춰 3D 프린터로 수술 중 치아의 교합을 맞춰주는 장치인 '웨이퍼(Wafer)'를 제작합니다.

   
   

이 과정은 과거 2차원 엑스레이에 의존하던 방식에 비해 수술의 예측 가능성과 안정성을 비약적으로 향상시킨 훌륭한 발전입니다. 저 역시 이러한 디지털 기술의 도입과 활용에 적극적으로 동의하며, 모든 양악수술에 적용하고 있습니다.

하지만 저는 여기서 한 걸음 더 나아가야 한다고 생각합니다. 과연 3D 프린팅된 웨이퍼 하나만으로 우리가 컴퓨터 모니터에서 계획했던 수십, 수백 개의 수치를 실제 환자의 뼈에 오차 없이 완벽하게 구현할 수 있을까요?

계획과 실제의 '오차', 어떻게 확인할 수 있을까요?

수술이 계획대로 정확하게 이루어졌는지 확인하는 것은 수술의 성공을 평가하고, 더 나은 결과를 위해 나아가는 데 있어 가장 중요한 과정입니다. 많은 병원에서 수술 전후 CT 사진을 중첩하여 비교하며 "계획대로 수술이 잘 되었다"고 평가합니다.

ct 이미지를 이용한 양악수술 전후 비교

물론 CT 비교는 턱끝이 중심선에 잘 맞았는지, 전체적인 윤곽이 대칭적으로 개선되었는지 직관적으로 확인하는 데 유용한 방법입니다.

그러나 CT 비교만으로는 부족합니다.

양악수술 계획에는 '상악을 위로 6.5mm, 우측으로 0.7mm 이동' 과 같이 매우 구체적인 수치들이 포함됩니다. CT 이미지만으로는 이러한 구체적인 수치들이 계획과 얼마나 차이가 나는지, 즉 '수술 오차'를 객관적으로 측정하는 데 명백한 한계가 있습니다.

이러한 한계를 극복하기 위해 저는 STL 이미지 비교 분석을 시행합니다.

가상수술계획(Plan STL)과 수술 후 결과(Post STL)의 중첩 비교. 색상 맵을 통해 오차 범위를 시각적으로 확인

STL은 CT 데이터를 3차원 모델의 표면 정보로 변환한 파일입니다. 가상수술계획(Plan STL)과 수술 후 실제 결과(Post STL)를 컴퓨터상에서 정밀하게 중첩시켜, 각 지점별로 3차원적 위치 변화량을 비교할수 도 있습니다. 이를 통해 집도의가 한 수술이 얼마나 오차가 있는지 0.1mm 단위의 객관적인 수치로 확인할 수 있습니다.

 STL 중첩비교를 통해 포인트별로 정량적인 오차 수치를 계산

 STL 중첩비교를 통해 계산된 각 포인트별 오차값

이렇게 데이터를 직접 검증하는 과정을 통해, 저는 치아 교합을 기준으로 하는 3D 프린팅된 웨이퍼만으로는 턱뼈 골격 자체의 위치를 통제하기에는 다소 부족함이 있다는 것을 확인 할 수 있었습니다.

수술 정확도를 향상시키기 위한 해답: '환자 맞춤형 금속판'

수술 오차를 최소화하고 계획을 가능한 정확하게 구현하기 위한 저의 대안은 바로 '환자 맞춤형 금속판(Patient-Specific Instrument)' 입니다.

디지털양악수술과 환자맞춤형금속판

이는 단순히 웨이퍼만 제작하는 것을 넘어, 환자 개인의 뼈 형태와 수술 계획에 맞춤형으로 제작된 금속판과 그 위치를 가이드하는 장치를 3D 프린팅 기술로 함께 제작하는 방식입니다.

디지털양악수술에 사용되는 3D 프린팅웨이퍼, 맞춤형금속판, 수술가이드 실물 사진

적용 방법은 다음과 같습니다.

1. 가상 수술 계획 단계에서 절골될 뼈에 미리 스크류가 들어갈 구멍(hole)과 금속판의 위치를 디자인합니다.

2. 턱뼈를 절골하기 '전'에, 이 디자인에 맞춰 실제 뼈에 스크류 구멍을 미리 뚫어 놓습니다.

3. 계획에 따라 뼈를 이동시킨 후, 환자에게만 꼭 맞는 '맞춤형 금속판'을 미리 뚫어놓은 구멍에 정확히 맞춰 고정합니다.

이 방식을 사용하면, 뼈를 이동시킨 후 어디에 고정해야 할지 찾는 과정 없이, 마치 정해진 자리에 퍼즐 조각을 맞추듯 뼈를 계획된 위치에 고정할 수 있습니다. 이는 수술의 정확도를 비약적으로 높여주는 핵심적인 차별점입니다.

디지털양악수술에 사용되는 맞춤형금속판과 수술가이드

비대칭양악수술 실제 사례로 보는 '차별화된 디지털양악'

턱끝이 좌측으로 12.79mm 치우친 남성 안면비대칭 환자분의 사례입니다. 술전 교정을 오래 진행했지만, 치아의 보상 작용이 충분히 개선되지 않아 수술 계획 수립에 더욱 정밀함이 요구되었습니다.

• 디지털양악수술을 이용한 정밀한 수술계획수립 :

  • 비대칭 개선을 위해 상악을 우측으로 이동하고, 상하악의 위치를 재설정했습니다.

    

    양악비대칭개선을 위한 디지털양악수술

    
    

• 수술 및 검증:

  • 정교한 계획을 오차 없이 실행하기 위해 3D 웨이퍼와 함께 환자 맞춤형 금속판을 모두 사용하여 수술을 진행했습니다.

  • 수술 후 CT와 STL 이미지 비교를 통해, 수술이 성공적으로 이루어졌음을 확인할수 있었습니다.

    

    디지털양악수술후 CT 이미지를 이용한 결과 비교

    

    디지털양악수술후 STL 이미지를 이용한 결과 비교

결론: 당신의 '디지털양악', 정확성을 검증하고 있습니까?

디지털양악수술을 통해 비대칭을 개선하는 양악 수술을 고려하고 계신다면, 이제는 단순히 '컴퓨터로 수술한다'는 사실을 넘어, 그 과정의 깊이를 보셔야 합니다.

• 수술 계획을 어떻게 세우는가? (CAD)

• 계획을 구현하기 위해 어떤 도구를 사용하는가? (CAM - Wafer? or Wafer + Custom Plate?)

• 그리고 가장 중요한, 수술 결과를 어떻게 객관적으로 검증하고 평가하는가? (CT? or CT + STL analysis?)

저는 수술 결과를 STL 이미지로 비교하고, 이를 통해 확인된 저의 수술 오차를 줄이기 위해 환자 맞춤형 금속판이라는 기술을 적용하고 있습니다. 이것이 제가 추구하는 진정한 의미의 '디지털양악' 입니다. 물론 이렇게 최대의 노력을 기울인다고 해도 수술 결과가 계획과 완전히 동일할 수는 없습니다.

하지만, 그 오차는 끊임없는 노력을 통해 계속 줄여 나가고 있습니다.

심한 안면비대칭으로 고민하고 계신다면, 구강악안면외과 전문의와의 충분한 상담을 통해 나의 수술이 어떤 과정으로 계획되고, 실행되며, 검증되는지 꼼꼼히 확인하시어 가장 안전하고 정확한 수술을 받으시길 바랍니다.

감사합니다.

디지털양악수술을 통하여 비대칭을 개선한 추가적인 사례가 궁금하신 분은 다음의 포스팅 참고 부탁드립니다. https://blog.naver.com/vvsaz144/223915324503

디지털 비대칭양악수술, 수술 정확도를 높이는 과정에 대한 고찰