안녕하세요 입체성형외과 조현우 원장입니다.
제가 예전에 윤곽수술 후 재건에 대해서 말씀드린 적이 있었는데요
실제 재건은 어떤 재료로 수술이 진행되는지에 대해서 좀 더 자세히 말씀드리려고 합니다.
안면윤곽수술 후 발생할 수 있는 문제, 예를 들어 과도한 절골로 인한 함몰이나 비대칭, 불유합 등 이러한 문제를 해결하고
기능적, 심미적으로 만족스러운 결과를 되찾아 드리기 위해 다양한 재료와 기술이 재건 수술에 활용되고 있는데요
특히 최근에는 3D 프린팅 기술의 발전이 안면윤곽 재건 분야에 혁혁한 공을 세우고 개인 맞춤형 재건에 새로운 지평을 열고 있습니다.
자가 조직을 이용한 재건
가장 이상적인 재건 재료는 역시 환자 본인의 조직입니다.
자가 조직은 거부 반응이 없고 감염에 강하며, 혈액 공급이 원활하여 생착률이 높다는 장점이 있습니다.
제가 간단하게 과교정을 회복하는 지방이식수술을 설명드렸는데요
사각턱 과절제로 인한 턱패임을 개선하기 위해서 사각턱 부위에 지방이식을 시행한 환자분
자가 지방이식은 미세한 함몰이나 불규칙한 윤곽을 교정하는 데 주로 사용됩니다.
복부나 허벅지 등에서 채취한 자가 지방을 정제하여 필요한 부위에 이식하는 방식입니다.
비교적 간단하고 회복이 빠르지만, 이식된 지방의 생착률은 개인차가 있을 수 있으며 흡수될 가능성도 있습니다.
두 번째로 자가 뼈이식 방법이 있습니다.
결손 부위가 크거나 견고한 지지력이 필요한 경우 환자 본인의 뼈를 채취하여 이식합니다.
주로 갈비뼈, 엉덩이뼈 등에서 채취하며 이식 후 생착되면 주변 뼈와 유합되어 영구적인 효과를 기대할 수 있습니다.
하지만 뼈 채취 부위에 흉터가 남을 수 있고, 흡수되거나 모양이 변할 가능성도 있습니다.
세 번째는 자가 연골 이식 방법입니다.
주로 코 재건이나 미세한 윤곽 교정에 사용되며, 귀 연골이나 비중격 연골 등을 채취하여 사용합니다.
부드러운 형태를 만들거나 미세한 볼륨을 더하는 데 효과적입니다.
인공 삽입물을 이용한 재건
최근에는 자가 조직만으로는 충분한 볼륨을 확보하기 어렵거나 환자의 상태상 자가 조직 채취가 어려운 경우 인공 삽입물을 활용할 수 있습니다.
최근에는 생체 적합성이 뛰어나고 다양한 형태로 제작 가능한 재료들이 개발되어 사용되고 있습니다.
- 메틸메타크릴레이트(PMMA): 뼈 시멘트라고도 불리며, 수술 중 직접 혼합하여 원하는 형태로 만들어 사용할 수 있습니다.
단단하고 견고한 지지력을 제공하며, 비교적 저렴하다는 장점이 있습니다.
하지만 발열 반응이 있을 수 있고, 나중에 제거가 어렵다는 단점도 있습니다.
현재는 이 제품이 한국에 들어오고 있지 않아서 많이 쓰이고 있지는 않는 것 같습니다.
- 고밀도 폴리에틸렌(Medpor): 다공성 구조로 이루어져 있어 주변 조직이 안으로 자라 들어가 유착될 수 있어 안정성이 높습니다.
다양한 형태로 가공이 가능하고, X-ray에서도 잘 보여 수술 후 확인이 용이합니다. 하지만 감염에 취약할 수 있고, 제거가 어려울 수 있습니다.
과거에 메드포어가 많이 쓰였지만, 3D 프린터가 나오면서 차차 소장되고 있는 재료인 듯합니다.
- 실리콘: 과거부터 다양한 성형수술에 널리 사용되어 온 재료입니다.
부드럽고 가공이 쉬워 원하는 모양으로 제작하기 용이하며, 제거가 비교적 쉽다는 장점이 있습니다.
하지만 피막이 형성될 수 있고, 외부 충격에 약하며, 이동하거나 변형될 가능성도 있습니다.
현재 제가 함몰눈 교정 수술에 주로 사용하고 있는 재료인데요
이러한 단점을 보완한 3D 프린터를 이용한 제작은 획기적으로 간편하게 수술을 할 수 있습니다.
- 티타늄: 생체 적합성이 매우 뛰어나고 강도가 높아 주로 플레이트나 스크류 형태로 사용되어 골절 부위 고정이나 뼈 이식 시 보조적인 역할을 합니다. 안정적이고 인체에 무해하지만, 재건에 필요한 볼륨을 직접적으로 제공하기는 어렵습니다.
또한 X-ray 촬영 시 사이보그처럼 나오는 단점이 있어서 저 같은 경우는 재건의 재료로는 사용하고 있지 않습니다.
- PCL (Polycaprolactone): PCL은 생분해성 고분자로, 인체 내에서 서서히 분해되어 흡수되는 특징을 가집니다.
부드럽고 유연하여 다양한 형태로 가공이 용이하며, 특히 3D 프린팅 기술과 결합하여 개인 맞춤형 보형물 제작에 활용될 가능성이 높은 재료입니다.
PCL은 시간이 지남에 따라 자가 조직으로 대체되는 과정을 유도할 수 있어 자연스러운 재건 결과를 기대할 수 있습니다.
또한 생체 적합성이 뛰어나고, 다른 폴리에스테르에 비해 분해 시 산성 부산물이 적게 나와 염증 반응을 줄일 수 있다는 장점이 있습니다.
PCL 단독으로 사용되어 볼륨 유지에 도움을 줄 수도 있으며, 뼈 형성 유도막 등으로 활용될 수도 있습니다.
하지만 PCL 단독으로는 뼈 형성을 직접 유도하는 능력이 부족할 수 있어 베타-TCP(β-TCP)나 바이오활성 유리(Bioactive Glass)와 같은 골 형성 촉진 물질과 혼합하여 사용되는 경우가 많습니다.
완전한 흡수까지 시간이 오래 걸리고, 흡수 과정에서 형태 변화나 염증 반응 가능성도 고려해야 합니다.
3D 프린팅 기술, 맞춤형 재건의 새로운 시대
최근 안면윤곽 재건 분야에서 가장 주목받는 기술은 바로 3D 프린팅입니다.
3D 프린팅 기술은 환자의 CT 데이터를 기반으로 뼈나 연부 조직의 3차원 모델을 정확하게 재현하고, 이를 바탕으로 개개인에게 꼭 맞는 맞춤형 보형물와 가이드 등을 제작하는 데 활용됩니다.
- 정확한 진단 및 수술 계획
환자의 CT 데이터를 3D 모델로 변환하여 수술 부위의 해부학적 구조와 결손 정도를 정확하게 파악할 수 있습니다.
이를 통해 수술 전 가상 수술 시뮬레이션을 진행하여 최적의 재건 방법을 모색하고, 수술 중 발생할 수 있는 오차를 최소화할 수 있습니다.
2020년 Journal of Craniofacial Surgery에 발표된 연구에 따르면 3D 프린팅 모델을 활용한 수술 계획은 전통적인 방식에 비해 수술 시간을 단축하고, 수술 정확도를 높이는 데 기여하는 것으로 나타났습니다.
- 맞춤형 보형물 제작
과거에는 기성 보형물을 환자에게 맞춰 깎거나 여러 조각을 조합하여 사용해야 했지만, 3D 프린팅 기술을 이용하면 환자의 결손 부위 모양과 크기에 완벽하게 일치하는 맞춤형 보형물을 제작할 수 있습니다. 주로 티타늄, PEEK(Polyetheretherketone), PMMA 등의 소재를 3D 프린팅하여 보형물을 만듭니다.
PEEK는 생체 적합성이 뛰어나고 뼈와 유사한 강도를 가지며, 방사선 투과성이 있어 수술 후에도 CT나 MRI 촬영에 제약이 적다는 장점이 있습니다.
PCL은 3D 프린팅 가능한 생체 재료로 각광받고 있으며, 그 생분해성 특성 덕분에 자가 조직 유도를 통한 자연스러운 재건에 대한 연구가 활발히 진행 중입니다. PCL은 낮은 녹는점(55~60°C)을 가져 3D 프린팅에 용이하며, 뛰어난 유연성과 인장 강도를 가지고 있어 두개안면골 재건을 위한 스캐폴드 제작에 적합합니다.
골 활성 생체 세라믹(BGS-7)은 인체에 자연적으로 존재하는 칼슘, 실리콘, 나트륨, 인산염 이온과 같은 미네랄로 구성되어 있으며, 살아있는 조직과 결합합니다. 비독성 및 안전성이 입증된 재료이며, 연구 결과에 따르면 BGS-7은 인간 중간엽 줄기세포(hMSC)의 성공적인 골 형성 분화를 유도했다고 합니다.
- 수술 가이드 및 지그 제작
3D 프린팅 기술은 보형물 제작뿐만 아니라 수술 중 정확한 절골선이나 보형물 삽입 위치를 안내하는 수술 가이드(surgical guide)나 지그(jig)를 제작하는 데도 활용됩니다.
이러한 가이드를 사용하면 복잡한 재건 수술에서도 의사의 숙련도에 관계없이 일관되고 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.
물론 3D 프린팅 기술이 모든 것을 해결해 주는 만능 열쇠는 아닙니다.
아직은 높은 제작 비용, 숙련된 의료진의 필요성, 일부 소재의 장기적인 생체 적합성 및 안정성에 대한 추가 연구가 필요하다는 한계점이 있습니다.
또한 연부 조직의 재건에는 한계가 있어 자가 조직 이식 등 다른 재건 방법과 병행하는 경우가 많습니다.
하지만 3D 프린팅 기술은 끊임없이 발전하고 있으며, 생체 프린팅(bioprinting) 기술을 통해 세포나 생체 재료를 이용한 인공 조직 및 장기 제작 연구도 활발하게 진행되고 있습니다. 미래에는 환자 본인의 줄기세포를 이용해 3D 프린팅으로 맞춤형 뼈나 연골 조직을 만들어 이식하는 시대가 올 수도 있습니다.
어떤 재료와 방법으로 재건 수술을 진행하든 가장 중요한 것은 환자의 개별적인 상태와 요구를 정확하게 파악하고 그에 맞는 최적의 솔루션을 제공하는 것입니다.
안면윤곽 재건은 단순히 미용적인 측면뿐만 아니라 저작 기능, 발음 등 기능적인 부분과 심리적인 안정감까지 회복시키는 중요한 수술입니다.
최신 기술과 다양한 재료를 바탕으로 환자분들의 삶의 질을 향상시키는 데 기여할 수 있도록 저희 입체성형외과는 끊임없이 연구하고 노력하겠습니다.
감사합니다.