방법 논문

정밀한 상악 분절 골절단술을 위한 3D 프린팅 기반 자성 연결 디지털 가이드의 임상 적용

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DOI:

10.3791/73391

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2026년 9월 1일

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1Digital Center of Stomatology, The Affiliated Stomatology Hospital, Kunming Medical University, 2Yunnan Key Laboratory of Stomatology, School of Stomatology, Kunming Medical University, 3Department of Oral and Maxillofacial Surgery, The Affiliated Stomatology Hospital, Kunming Medical University

이 논문에서

요약

본 프로토콜에서는 가상 계획을 정확하게 전달하고 분절 정렬을 개선하기 위해, 3분절 Le Fort I 절골술에 사용되는 자석 연결 방식의 환자 맞춤형 절골 가이드의 디지털 설계, 3차원(3D) 프린팅 및 수술 중 사용법에 대해 설명합니다.

초록

본 연구는 분절성 상악 골절단술의 정밀도와 효율성을 높이기 위한 새로운 자석 연결 방식의 디지털 골절단 가이드의 설계 및 임상 적용을 소개합니다. 분절성 Le Fort I 골절단술은 복잡한 횡적 및 수직적 치악안면 기형을 교정하는 데 필수적인 기술이지만, 수동 석고 모델 수술을 포함하는 전통적인 방법은 상당한 오차가 발생하기 쉽습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 프로토콜은 CT 스캔과 특수 모델링 소프트웨어를 이용한 가상 수술 계획(VSP)을 통합하여 환자 맞춤형 3D 프린팅 2부품 가이드 시스템을 제작합니다. 주 구성 요소는 수평 Le Fort I 골절단선과 양측 소구치 발치선을 안내하도록 설계되었습니다. 상악골을 하방으로 골절시킨 후, 각각 직경 3 mm, 두께 1.5 mm인 4개의 내장된 네오디뮴 자석을 통해 보조 분절 가이드가 주 구성 요소에 연결됩니다. 이러한 자석 연결은 안정적이고 신속하며 간섭이 없는 부착을 제공하여 구개 및 정중선 골절단선을 정밀하게 안내할 수 있게 합니다. 본 프로토콜은 상악 돌출 및 악궁 너비 불일치가 있는 환자에서 가상 골절단 계획을 전이하기 위한 모듈형 자석 가이드 시스템의 임상 적용을 입증합니다. 수술 후 컬러 맵 분석 결과, 가시적인 골절단 경계 주변에서 약 0.5–0.9 mm의 국소 표면 편차가 나타나 골절단 부위 전이의 예비 정밀도를 뒷받침하였습니다. 모듈형 자석 설계는 단계별 골절단 안내를 제공하며, 반복적인 조정, 불필요한 골 제거 및 연조직 조작의 필요성을 줄여 혈관 보존 원칙과 부합하지만, 분절 관류는 직접적으로 평가되지 않았습니다. 네오디뮴 자석은 생체 적합성이 있고 멸균 후에도 안정성을 유지하며 재사용이 가능하여 비용 효율적입니다. 현재의 3D 프린팅 레진 재료의 잠재적인 취약성에도 불구하고, 자석 연결 디지털 골절단 가이드는 가상 계획과 수술 실행 사이의 간극을 메움으로써 상당한 임상적 가치를 제공합니다. 이 방법은 매우 정확한 골 제거와 위치 선정을 보장하며, 복잡한 악교정 수술 절차의 유망한 진보를 나타냅니다.

서론

분절 Le Fort I 골절단술은 골격 성장이 완료된 환자의 상악 횡적 불일치를 교정하기 위해 잘 확립된 수술 방법입니다. 3분절 Le Fort I 골절단술에서는 먼저 Le Fort I 골절단술로 상악을 가동시킨 후, 치간 및 구개 골절단술을 통해 상악을 세 개의 분절로 나눕니다. 이를 통해 외과의는 계획된 교합과 횡적 교정에 따라 상악의 전분절과 후분절을 재배치할 수 있습니다. 상악 분절의 계획된 이동 방향에 따라, 이 기술은 횡적 확장, 비대칭적 횡적 변형의 교정 또는 과도한 상악 궁 너비의 축소에 사용될 수 있습니다1,2. 단일 분절 Le Fort I 골절단술과 비교하여, 분절 Le Fort I 골절단술은 추가적인 치간 및 구개 골절단선이 필요합니다. 이러한 추가 골절단술은 가상 수술 계획과 수술 중 시행 모두의 복잡성을 증가시킵니다2,3.

가상 수술 계획 및 컴퓨터 보조 설계/컴퓨터 보조 제조(CAD/CAM) 기술은 수술 전 계획을 수술 현장으로 옮기기 위해 악교정 수술에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다4,5. 환자 맞춤형 절골 가이드는 계획된 절골선을 수술 부위로 옮기는 데 도움을 주며, 프리핸드 마킹의 필요성을 줄여줍니다5,6. 그러나 3분할 Le Fort I 절골술에서는 초기 Le Fort I 절골, 치간 절골 및 구개 절골이 서로 다른 수술 단계에서 수행되는 경우가 많습니다3. 상악골 하방 이동(downfracture) 후에는 수술적 접근성, 시야 및 가이드 고정 조건이 하방 이동 전과 달라집니다. 이로 인해 전체 절골 과정 동안 기존의 단일 조각 가이드를 사용하는 것이 어려울 수 있습니다. 따라서 가이드 구성 요소 간의 안정적인 관계를 유지하면서 하방 이동 전후에 순차적으로 사용할 수 있는 모듈형 가이드가 이 수술법에 더 적합할 수 있습니다.

본 논문은 3분절 Le Fort I 절골술을 위한 자석 연결 방식의 환자 맞춤형 절골 가이드 시스템을 제시합니다. 본 프로토콜의 대표적인 적용 사례는 상악궁 너비가 과도한 환자의 궁폭 축소에 중점을 둡니다. 첫 번째 가이드 구성 요소는 양측 상악 제1소구치 발치 부위를 통한 Le Fort I 절골술 및 치간 절골술을 안내하는 데 사용됩니다. 상악 하방 골절 후, 두 번째 가이드 구성 요소가 첫 번째 구성 요소와 자석으로 연결되어 구개 절골술 및 계획된 구개골 제거를 안내합니다. 본 방법의 목적은 가상 계획, 디지털 가이드 설계, 3D 프린팅, 자석 조립 및 가이드 시스템의 순차적 수술 내 적용을 위한 재현 가능한 워크플로우를 제공하는 것입니다.

프로토콜

본 연구는 쿤밍 의과대학교의 기관생명윤리위원회(승인 번호 KYKQ2024MEC0087)의 승인을 받았으며, 모든 환자로부터 서면 동의서를 작성받았습니다.

1. 가이드 설계 전 준비 단계

  1. 환자의 수술 전 컴퓨터 단층촬영(CT) 데이터를 의료 디지털 영상 및 통신(DICOM) 형식으로 저장하십시오.
    참고: 정확한 3D 재구성을 위해 충분한 이미지 층을 제공할 수 있도록 가능한 한 얇은 절편 CT 데이터를 사용하십시오. 이미지 품질이 낮거나, 절편 두께가 너무 두껍거나, 절편 수가 부족하면 재구성된 상악 모델의 정확도가 떨어져 이후의 가상 절골술 및 가이드 설계에 영향을 줄 수 있습니다. 대표 사례의 경우, 수술 전 CT 영상은 0.3 mm의 절편 두께로 획득되었습니다.
  2. Mimics Research 21.0과 같은 3D 재구성 소프트웨어로 DICOM 데이터를 가져오십시오. 적절한 분할 임계값을 선택하고 악안면 골격을 재구성하십시오.
    참고: 분할 임계값은 상악, 치근, 비강 바닥 및 구개골을 포함한 중요한 해부학적 구조를 보존하는 동시에, 임계값이 너무 낮아 골 표면이 왜곡되는 것을 방지해야 합니다. 대표 사례의 경우, 임계값 범위는 226–31743 HU로 설정되었습니다. 재구성된 모델을 주의 깊게 확인하고 내보내기 전에 명백한 아티팩트를 제거하십시오.
  3. 3D 재구성 소프트웨어에서 분할, 평활화 및 불필요한 구조물 제거를 포함한 모델 전처리를 수행하십시오.
    참고: CT 이미지 품질이 충분하다면, 가능한 한 재구성된 상악 모델의 평활화를 피하십시오. 과도한 평활화는 표면 형태를 변화시켜 골 지지 가이드의 적합도에 영향을 줄 수 있습니다.
  4. ProPlan CMF 3.0과 같은 가상 수술 계획 소프트웨어로 상하악 치과 석고 모델의 스캔 데이터를 가져오십시오.
    참고: 대표 사례의 경우, 치과 모델은 정밀도가 10 µm 미만인 치과 모델 스캐너를 사용하여 스캔되었습니다.
  5. 상악 및 하악 골 모델을 해당 상하악 치과 스캔 모델과 정합하여 복합 골격-치아 모델을 얻으십시오.
    1. 가능한 한 안정적인 치아 표면을 정합에 사용하십시오. 정합 후 교합면, 치열궁 및 치근 위치를 확인하여 골격 데이터와 치아 데이터가 올바르게 일치하는지 확인하십시오.
  6. 임상 검사 결과, 교합 분석 및 3D 두부 방사선 분석을 종합하여 상하악 변형을 평가하십시오.
    참고: 이 단계의 목적은 변형을 진단하는 것뿐만 아니라, 3분절 Le Fort I 절골술 및 악궁 폭 축소가 해당 환자에게 적절한지 결정하는 것입니다.

2. 3분절 Le Fort I 골절단술을 위한 가상 수술 계획

  1. 3분절 Le Fort I 절골술을 위한 가상 수술 계획을 수립합니다.
    참고: 본 프로토콜의 대표 사례는 상악궁 너비가 과도한 환자의 상악궁 너비 축소를 포함합니다. 동일한 설계 로직을 환자의 분절 패턴 및 계획된 골 제거량에 따라 수정하여 적용할 수 있습니다.
  2. 상악 분절 위치를 최종 확정하기 전에 수술 후 교합을 결정합니다.
    참고: 공식적인 가상 절골 계획을 세우기 전에 치과 모델에서 모델 수술을 수행하십시오. 절골술을 시뮬레이션하고 상악 분절들을 재조합하여 안정적인 수술 후 교합을 달성할 수 있는지 확인합니다. 이 단계에서 골 제거량과 절골 위치를 대략적으로 추정하십시오. 최종적인 절골선을 설계하기 전에 최종 교합 관계를 결정합니다.
  3. 전통적인 Le Fort I 절골법에 따라 Le Fort I 절골선을 설계합니다. 동시에, 계획된 악교정 수술 설계에 따라 하악에 가상 양측 시상 분지 절골술(BSSRO)을 수행합니다.
    참고: 본 프로토콜은 상악 절골 가이드에 집중하고 있지만, 양악 수술이 계획된 경우에는 가상 하악 절골술이 필요합니다. 이를 통해 최종 교합에 맞춰 하악 원위 분절을 이동시킬 수 있습니다.
  4. 가상 Le Fort I 절골술 후, 상악을 3개의 분절로 나누기 위해 상악에 임시 분리선을 생성합니다.
    참고: 본 프로토콜에서는 양측 제1소구치 영역이 계획된 분절 및 골 제거 영역에 포함됩니다. 제1소구치와 주변 치조골은 독립적인 발치 단계로 제거하는 것이 아니라, 상악 분절과 함께 가상으로 분리됩니다.
  5. 임시 분리선의 너비를 약 0.01 mm로 설정합니다.
    참고: 이 임시 선들은 가상 상악을 3개의 분절로 나누기 위해서만 사용됩니다. 이는 최종 절골 너비나 최종 골 제거량을 나타내는 것이 아닙니다.
  6. 모델 수술을 통해 얻은 3분절 상악 치과 모델, 하악 치과 모델 및 교합 기록을 스캔합니다.
    참고: 이 스캔 데이터는 모델 수술로 결정된 안정적인 수술 후 교합을 나타냅니다. 이를 가상 교합 등록의 기준으로 사용하십시오.
  7. 스캔된 모델 수술 데이터를 가상 수술 계획 소프트웨어로 가져옵니다.
  8. 교합 등록을 사용하여 가상 분절된 상악 모델과 가상 절골된 하악 모델을 스캔된 모델 수술 교합에 등록합니다.
    참고: 이 단계는 모델 수술의 최종 교합을 가상 수술 계획으로 전송하는 과정입니다. 등록 후, 치아 위치가 3개의 상악 분절과 하악 원위 분절의 최종 위치를 결정합니다.
  9. 재배치된 상악 분절들 사이의 겹치는 골 부분을 제거합니다. 일치된 상악 분절들을 3개 상악골 분절의 계획된 수술 후 위치 및 크기로 유지합니다.
    참고: 겹치는 영역은 가상 수술 계획에 따라 분절 조립을 위해 제거해야 하는 골 부위를 나타냅니다. 이 영역을 인접 치근, 비강 바닥 및 구개골과 관련하여 확인하십시오. 계획된 절골 및 골 제거 영역은 인접 치근의 손상을 피하도록 설계해야 하며, 비강 바닥, 서양배 모양 구멍(piriform aperture), 안와하 영역 및 구개골을 포함한 중요한 해부학적 구조와 관련하여 주의 깊게 확인해야 합니다.
  10. 가상 Le Fort I 절골술 후 3개의 상악 분절을 원래 위치로 되돌립니다. 분절 사이의 공간을 계획된 골 제거 영역으로 사용하고, Boolean 뺄셈을 수행하여 절골 및 골 제거 영역에 대한 STL 데이터를 얻습니다(그림 1).
    참고: 이 STL 파일은 가이드 시스템의 절골 슬롯과 자석 연결 부위를 설계하는 기초로 사용되어야 합니다. 이후 가이드 설계 시, 가이드 베이스와 절골 슬롯은 필요한 노출 골 영역으로 제한되어야 하며, 치근, 비강 바닥, 안와하 영역 또는 구개 연조직 쪽으로 불필요하게 확장되어서는 안 됩니다.

3. 자성 연결 골절단 가이드 시스템의 설계

참고: 첫 번째 가이드 구성 요소의 설계 워크플로우는 그림 2에 나와 있습니다.

  1. 가상 수술 계획 소프트웨어에서 두개골 및 상악 치열이 등록된 상악 모델, 가상 Le Fort I 절골술 후의 상악, Le Fort I 절골선, 계획된 상악골 제거 부위를 포함하여 필요한 모델들을 내보내십시오.
    ​참고: 모든 모델을 동일한 좌표계에서 내보내십시오. 내보낸 후 모델을 이동, 회전 또는 재정렬하지 마십시오. 이는 가이드 설계의 정확도에 영향을 줄 수 있습니다.
  2. 내보낸 모든 모델을 3-matic Research 13.0과 같은 3D 디자인 소프트웨어로 가져오십시오.
  3. 등록된 상악 치열이 포함된 두개골 및 상악 모델을 크롭하여, 가이드 설계에 필요한 안와하 및 상악 부위만 남깁니다.그림 2A).
    참고: 모델을 크롭(cropping)하면 소프트웨어의 계산 부하를 줄일 수 있습니다. 가이드 안착을 위해 충분한 상악골 표면은 유지하되, 불필요한 두개골 구조는 제거하십시오.
  4. 적용하십시오 포장 절단된 상악 모델의 기능으로 (그림 2B).
    참고: 래핑(wrapping)을 통해 가이드와 골 표면 사이에 작은 간격(clearance)이 생성됩니다. 이 간격은 수술 중 가이드가 더 부드럽게 안착되도록 돕습니다. 대표 사례의 경우, 래핑으로 생성된 간격을 1mm 미만으로 유지하였습니다. 간격은 가이드의 적합도, 출력 정밀도 및 임상적 요구 사항에 따라 조정해야 합니다.
  5. 사용하십시오 표시 첫 번째 가이드 구성 요소의 기저 영역을 선택하는 기능 (그림 2B).
    참고: 예상되는 최종 가이드 마진보다 약간 더 넓은 영역을 선택하고, 가이드 고정에 도움이 될 수 있는 안정적인 골 영역을 포함하십시오. 비강 입구(piriform aperture) 주변의 오목한 부위와 기타 불규칙한 골 표면은 골 지지 가이드의 안정성을 높일 수 있습니다. 또한 선택 영역을 넓게 설정하면 나중에 가이드 가장자리를 다듬을 수 있습니다.
  6. 선택된 영역을 감싸서 초기 가이드 표면을 생성합니다.그림 2C).
    참고: 이렇게 감싸진 표면은 다음 단계에서 언더컷(undercut)을 제거하는 데 사용됩니다.
  7. 가이드의 계획된 삽입 방향에 따라 언더컷을 제거하십시오.그림 2D).
  8. 언더컷이 없는 표면을 반전시킨 후 두께를 높여 첫 번째 가이드 구성 요소의 견고한 베이스를 형성하십시오.
  9. 첫 번째 가이드 구성 요소의 가장자리를 다듬으십시오 (그림 2E).
  10. 계획된 상악골 제거 영역을 사용하여 첫 번째 가이드 구성 요소의 양측 연결 부위를 트리밍하십시오.그림 3).
    참고: 각 연결 부위의 너비는 해당 제1소구치 부위의 계획된 골 삭제 너비와 일치해야 합니다. 가이드 크기를 줄이기 위해 이 부위를 임의로 좁히지 마십시오. 또한, 불필요한 연조직 박리가 필요할 수 있으므로 이 부위를 과도하게 확장하지 마십시오.
  11. 트리밍된 첫 번째 가이드 구성 요소를 가상 수술 계획 소프트웨어로 가져오십시오.
  12. 가이드 설계에 따라 Le Fort I 절골선의 범위와 너비를 조정하고, Le Fort I 절골을 위한 절골 슬롯을 생성하며, 수술 중 티타늄 나사로 고정할 수 있도록 첫 번째 가이드 구성 요소에 고정 홀을 추가합니다.그림 2F).
    참고: 골절단 슬롯은 톱날이 진입할 수 있을 만큼 충분히 넓어야 하지만, 안내 효과를 잃을 정도로 너무 넓어서는 안 됩니다. 본 프로토콜에서 슬롯 너비는 1mm입니다. 고정 홀은 안정적인 골 영역에 배치해야 하며, 골절단 슬롯, 치근 또는 계획된 고정 플레이트와 간섭되지 않아야 합니다.
  13. 가상 Le Fort I 골절단술 후의 상악골을 기준 모델로 사용하여 두 번째 가이드 구성 요소를 설계하십시오.
  14. 위에서 설명한 것과 동일한 방법으로 크롭핑, 래핑, 마킹, 언더컷 제거, 반전 및 두께 부여를 포함하여 두 번째 가이드 구성 요소의 베이스를 생성합니다.그림 4A–E).
  15. 계획된 구개골 절제술 및 골 제거 영역에 따라 두 번째 가이드 구성 요소의 가장자리를 다듬습니다.
    참고: 두 번째 가이드 구성 요소의 너비는 계획된 골 제거 영역과 일치해야 합니다. 이 너비는 가상 수술 계획에 의해 결정되며, 계획을 다시 확인하지 않고 변경해서는 안 됩니다.
  16. 첫 번째 가이드 부품의 내측 연결 영역을 표시합니다. 표시된 영역으로부터 곡면을 생성하고, 이를 새 부품으로 복사한 뒤, 복사된 곡면에 두께를 주어 두 번째 가이드 부품의 연결 솔리드를 형성합니다.그림 4F 그리고 그림 5).
    참고: 두 번째 가이드 구성 요소의 연결 고형물은 첫 번째 가이드 구성 요소의 연결 부위와 일치해야 합니다. 두 부위 모두 양측 제1소구치 부위의 계획된 골 제거 폭과 일치해야 합니다.
  17. 다듬어진 두 번째 가이드 베이스를 연결 솔리드와 병합하여 최종 두 번째 가이드 구성품을 형성합니다.

4. 네오디뮴 자석 연결 설계

  1. 첫 번째 및 두 번째 가이드 구성 요소에서 상응하는 연결 표면을 식별합니다.
  2. 네오디뮴 자석의 크기에 따라 각 가이드 구성 요소에 두 개의 자석 홈을 설계합니다.
    참고: 본 프로토콜에서는 각 홈이 직경 3 mm, 두께 1.5 mm의 네오디뮴 자석에 맞게 설계되었습니다. 홈의 크기는 실제 자석 크기와 일치해야 합니다. 두 가이드 구성 요소의 쌍을 이루는 홈은 정확하게 정렬되어야 합니다. 홈이 너무 얕으면 자석이 돌출되어 가이드 연결을 방해할 수 있습니다. 홈이 너무 깊거나 정렬이 맞지 않으면 자기 인력 또는 가이드 안착에 영향을 줄 수 있습니다.
  3. 불리언 뺄셈(Boolean subtraction) 또는 이와 유사한 커팅 기능을 사용하여 두 가이드 구성 요소에 최종 자석 홈을 생성합니다(그림 6).

5. 3D 프린팅 및 자석 조립

  1. 최종 가이드 디자인을 STL 형식으로 내보냅니다.
  2. 생체 적합성 수술용 가이드 레진을 사용하여 첫 번째 및 두 번째 가이드 구성 요소를 3D 프린팅합니다.
    참고: 본 프로토콜에서는 5760 × 3600 픽셀 해상도로 생체 적합성 수술용 가이드 레진을 사용하여 가이드 구성 요소를 프린팅했습니다. 프린팅 재료 및 파라미터는 프린터 제조사의 지침과 수술 중 수술용 가이드 제작을 위한 기관의 요구 사항에 따라 선택해야 합니다.
  3. 제조사의 지침에 따라 지지 구조물을 제거하고 후처리를 완료합니다. 제조사 권장 세척제를 사용하여 가이드 구성 요소를 세척하고 건조시킨 후, 경화 장치에서 각 표면을 후경화합니다. 후경화 후 가이드 표면에 남은 지지 구조물 흔적을 연마합니다.
    참고: 대표 사례에서는 각 표면에 대해 2 min 동안 후경화를 수행했습니다. 후경화 시간은 사용된 레진 재료, 프린터 및 경화 장치에 따라 달라질 수 있습니다. 후처리 후 골 절제 슬롯, 가이드 베이스 및 자석 홈을 주의 깊게 점검하십시오. 이 영역에 잔류 레진이나 지지 재료가 있으면 가이드 안착이나 자성 연결에 영향을 미칠 수 있습니다. 연마는 잔류 지지 흔적과 비기능적 표면으로 제한해야 하며, 골 절제 슬롯, 가이드 베이스 및 자석 홈은 수정해서는 안 됩니다.
  4. 직경 3 mm, 두께 1.5 mm의 네오디뮴 자석 4개를 예약된 홈에 매립합니다.
  5. 자석을 홈에 단단히 접착합니다.
    참고: 접착 전 모든 자석의 극성을 다시 확인하십시오. 본 프로토콜에서는 치과용 레진 시멘트를 사용하여 자석을 가이드 홈에 접착했습니다. 레진 시멘트는 제조사의 지침에 따라 도포하고 중합시켜야 합니다. 접착 후 두 가이드 구성 요소가 원활하게 연결되고 안정적으로 유지되는지 테스트하십시오. 접착된 자석은 수술 중 사용 전 자석 유지력과 접착 안정성을 확인하기 위해 멸균 후에도 점검해야 합니다.
  6. 완성된 가이드 시스템을 3D 프린팅된 상악 모델에서 테스트합니다(그림 7).
  7. 첫 번째 가이드 구성 요소가 뚜렷한 흔들림이나 간섭 없이 상악골 표면에 맞는지 확인합니다.
  8. 두 번째 가이드 구성 요소를 첫 번째 가이드 구성 요소에 연결하고 자성 연결이 안정적인지 확인합니다.
    참고: 가이드가 원활하게 안착되지 않는 경우, 가이드 베이스, 연조직 간격, 자석 깊이 및 연결 표면을 확인하십시오. 미세한 비기능적 가장자리는 멸균 전에 다듬을 수 있으나, 골 절제 슬롯 및 골 제거와 관련된 연결 부위는 가상 수술 계획을 재확인하지 않고 수정해서는 안 됩니다.
  9. 수술 전 승인된 임상 멸균 프로토콜에 따라 가이드 시스템을 멸균합니다.
    참고: 본 프로토콜에서는 조립된 가이드 시스템을 수술 중 사용 전 저온 과산화수소 플라즈마 멸균법으로 멸균했습니다. 멸균 방법은 레진 재료, 자석 특성, 접착제 호환성 및 수술 중 사용을 위한 기관의 요구 사항에 따라 선택해야 합니다. 멸균 후 전체 가이드-자석 조립체를 점검하여 가이드의 무결성, 자석 유지력 및 자성 연결의 안정성을 확인하십시오. 실험실 테스트나 임상 준비 과정에서 자석을 재사용하는 경우, 기관의 멸균 및 감염 관리 규칙을 따라야 합니다. 코팅 손상, 부식 또는 유지력이 저하된 자석은 재사용해서는 안 됩니다.

6. 가이드 시스템의 수술 중 적용

  1. 계획된 수술 절차에 따라 전신 마취 하에 악교정 수술을 시행한다.
    참고: 대표 사례의 경우, 수술 절차에는 3분할 Le Fort I 골절단술, 양측 하악지 시상 분할 골절단술 및 2단계 이절골술이 포함되었다.
  2. 수술 계획에 따라 양측 상악 제1소구치를 발치한다.
  3. 상악 골절단 부위를 노출시킨다.
  4. 노출된 상악골 표면에 첫 번째 가이드 구성 요소를 배치한다 (그림 8A).
  5. 사전에 설계된 고정 구멍을 통해 티타늄 나사로 첫 번째 가이드 구성 요소를 고정한다.
  6. 첫 번째 가이드 구성 요소의 골절단 슬롯을 따라 Le Fort I 골절단술을 시행한다 (그림 8B).
  7. Le Fort I 골절단술을 완료한 후 상악을 하방으로 골절시킨다.
  8. 상악 하방 골절 후, 두 번째 가이드 구성 요소를 배치하고 첫 번째 가이드 구성 요소와 자석으로 연결한다 (그림 8C).
    1. 분절 골절단술을 시행하기 전에 두 번째 가이드 구성 요소가 완전히 안착되었는지, 그리고 자성 연결이 안정적인지 확인한다.
    2. 첫 번째 가이드 구성 요소가 티타늄 나사로 상악에 고정되어 있으므로, 미리 정의된 자기 인터페이스와 노출된 구개골 표면과의 접촉을 통해 두 번째 구성 요소를 안정화한다.
    3. 골절단 전, 가이드와 골 표면 사이에 연조직, 혈전 또는 골 파편이 끼어 있지 않은지 확인한다. 안정적인 안착이 이루어지지 않을 경우 두 번째 구성 요소를 강제로 밀어 넣지 않는다.
  9. 두 번째 가이드 구성 요소의 안내에 따라 치간 및 구개 골절단술을 시행한다 (그림 8D).
  10. 가이드 기반 골절단술을 완료한 후 가이드 시스템을 제거하고, 수술 계획에 따라 나머지 악교정 절차를 계속 진행한다.

7. 수술 후 정확도 평가

  1. 수술 전 재구성 시 사용했던 것과 동일한 3D 재구성 소프트웨어를 사용하여 수술 후 CT 데이터로부터 수술 후 악안면 모델을 재구성하고, 재구성된 모델을 STL 형식으로 내보냅니다. 수술 전 모델 재구성에 사용된 것과 동일한 분할 임계값을 사용하십시오.
    참고: 대표 사례의 경우, 수술 전 계획과 수술 후 정확도 평가 사이의 일관성을 유지하기 위해 수술 전 모델과 동일한 임계값 범위인 226–31743 HU를 사용하여 수술 후 CT 모델을 재구성하였습니다.
  2. 수술 후 모델과 수술 전 가상 수술 설계를 Geomagic Wrap 2021과 같은 3D 데이터 분석 소프트웨어로 불러옵니다.
  3. 수술을 받지 않은 안정적인 두개안면 부위를 참조 영역으로 사용하여 수술 후 모델을 수술 전 가상 수술 설계에 정합합니다.
    참고: 수술을 받은 상악 분절은 정합 참조 영역으로 사용해서는 안 됩니다. 참조 영역은 비근점(N) 주변, 하안와연/안와하점(Or), 외이도 상연/이점(Po) 주변과 같이 수술의 영향을 받지 않은 안정적인 부위에서 선택해야 합니다.
  4. 정합 후, 관심 영역을 선택하고 수술 후 모델과 수술 전 가상 수술 설계 간의 표면 편차 분석을 수행합니다.
  5. 계획된 표면과 수술 후 표면 사이의 편차를 시각화하기 위해 컬러 맵을 생성합니다. 소프트웨어에서 제공하는 최대 거리, 평균 거리, 표준 편차 및 RMS 추정치를 기록합니다.
    참고: 평균 거리는 양의 편차와 음의 편차에 의해 영향을 받을 수 있으므로 평균 거리와 RMS 추정치는 별도로 보고해야 합니다. 가능한 경우, 최대 양의 편차와 최대 음의 편차를 각각 별도로 기록하십시오. 본 프로토콜에서 관심 영역은 전체 상악 분절의 최종 위치보다는 절골 부위와 가시적인 절골 경계면에 집중합니다.
  6. 관찰자 내 재현성을 평가하기 위해, 동일한 훈련된 관찰자가 일정 시간 간격을 두고 정합, ROI 선택 및 편차 분석을 반복하였습니다. 절대 일치도에 대한 이원 혼합 효과 모델을 사용하여 급내 상관 계수를 계산하였습니다.

결과

본 워크플로우를 사용하여 3분절 Le Fort I 골절단술을 위한 환자 맞춤형 가상 수술 계획 및 자석 연결식 골절단 가이드 시스템을 제작하였다. 수술 전 CT 데이터와 치과 모델 스캔 데이터를 통합하여 복합 골격-치아 모델을 생성하였다. 대표 사례의 경우, 상악궁 폭이 과도한 환자를 대상으로 궁폭 감소를 위한 가상 계획을 수행하였다. 양측 제1소구치 발치 부위를 치간 골절단 영역으로 설정하였으며, 최종 교합 및 계획된 분절 위치에 따라 구개측 골절단선과 쐐기 모양의 골 제거 영역을 설계하였다. 골절단선이 확정된 후, 3-matic Research 13.0을 사용하여 가이드 시스템을 설계하였다. 첫 번째 가이드 구성 요소는 Le Fort I 골절단 및 치간 골절단을 안내하도록 설계되었으며, 두 번째 가이드 구성 요소는 상악 하방 골절 후 구개측 골절단을 안내하도록 설계되었다. 네오디뮴 자석을 위해 직경 약 3 mm, 깊이 1.5 mm의 홈을 확보하였다. 3D 프린팅 후, 4개의 네오디뮴 자석을 가이드 구성 요소에 매립하고 접착하였다. 완성된 가이드는 안정적인 자석 연결을 보여주었으며, 뚜렷한 흔들림이나 간섭 없이 프린팅된 상악 모델 상에 안착될 수 있었다.

수술 후 정확도 평가는 CT 데이터로부터 수술 후 악안면 모델을 재구성하고, Geomagic Wrap 2021과 같은 3차원 데이터 분석 소프트웨어를 사용하여 이를 수술 전 가상 수술 설계 위에 중첩함으로써 수행되었다. 본 프로토콜로 치료받은 5명의 환자를 대상으로, 컬러 맵(color-map) 분석을 통해 절골 부위 주변 및 가시적인 절골 경계선의 국소 표면 편차를 평가하였다. 대표 사례의 경우, 가시적인 절골 경계선에 인접한 영역은 컬러 맵에서 주로 녹색에서 청록색으로 나타났으며, 이는 약 0.5~0.9mm의 국소 표면 편차에 해당하였다.그림 9). 기본 ROI 기반 표면 편차 분석 결과, 평균 부호 편차는 0.379mm, 평균 양성 및 음성 편차는 각각 1.133mm와 -0.865mm, 표준 편차는 1.321mm, 제곱평균제곱근(RMS) 편차는 1.374mm, 최대 양성 및 음성 편차는 각각 3.560mm와 -3.560mm로 나타났다. 이러한 정량적 파라미터는 수술 후 분절 위치 선정의 영향을 크게 받을 수 있으므로, 이를 절골선 전이 정확도의 직접적인 측정값으로 해석해서는 안 된다. 다른 4명의 환자에서도 유사한 절골 부위 편차 패턴이 관찰되었으며, 절골 경계 주변의 국소 편차 또한 유사한 근사 범위 내에 있었다. 반복적인 관심 영역(ROI) 기반 편차 분석 결과, ICC 값은 우수한 관찰자 내 재현성을 보였다. > 이 프로토콜로 치료받은 5명의 모든 환자에서 수술 후 교합과 안모가 개선되었으며, 가이드 안착이 원활하게 이루어졌고, 수술 중 가이드 수정이나 가이드 관련 실패가 발생하지 않았다. 추적 관찰 기간 동안 가이드 관련 합병증, 치근 손상, 감염, 상처 벌어짐 또는 재발은 관찰되지 않았다.

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그림 1: 3분할 Le Fort I 골절단술을 위한 가상 수술 계획. (A) 3분할 Le Fort I 골절단술 계획에 사용된 가상 상악 모델의 구개측 뷰. 녹색 영역은 계획된 골절단 및 골 제거 부위를 나타낸다. (B) 계획된 골절단 및 골 제거 부위의 측면 뷰. 치근을 시각화하기 위해 상악골 분절을 투명하게 렌더링하여, 인접 치근과 계획된 골절단 부위 사이의 관계를 보여준다. (C) 골 제거 부위의 단독 뷰. 여기를 클릭하여 이 그림의 확대 버전을 확인하십시오.

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그림 2: 첫 번째 가이드 구성 요소의 설계 워크플로. (A) 상악 치열이 등록된 두개골 및 상악 모델에서 가이드 설계에 필요한 안와하 및 상악 영역만 남기고 나머지는 잘라냈다. (B) 잘라낸 상악 모델을 래핑하고, Mark 기능을 사용하여 첫 번째 가이드 구성 요소의 베이스 영역을 선택했다. (C) 선택된 영역을 래핑하여 초기 가이드 표면을 생성했다. (D) 가이드의 계획된 삽입 방향에 따라 언더컷을 제거했다. (E) 언더컷이 제거된 표면을 반전시키고, 두께를 준 뒤, 트리밍하여 첫 번째 가이드 구성 요소의 솔리드 베이스를 형성했다. (F) 수술 중 절골 안내 및 티타늄 나사 고정을 위해 첫 번째 가이드 구성 요소에 Le Fort I 절골 슬롯과 고정 홀을 추가했다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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그림 3: 첫 번째 가이드 구성 요소의 연결 부위 설계. (A,B) 양측 연결 부위는 계획된 상악골 제거 부위에 따라 다듬어졌다. 각 연결 부위의 너비는 해당 제1소구치 부위의 계획된 골절제술 및 골 제거 너비와 일치하도록 하였다. (C) 골절제 슬롯, 티타늄 나사 고정 구멍 및 계획된 골 제거 부위를 보여주는 첫 번째 가이드 구성 요소의 정면도. 녹색 영역은 계획된 골 제거 부위를, 빨간색 “W”는 계획된 너비를, 주황색 점선은 골절제선을, 파란색 화살표는 티타늄 나사 고정 구멍을 나타낸다. 이 그림의 확대 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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그림 4: 두 번째 가이드 구성 요소의 설계 워크플로우. (A–E) 두 번째 가이드 구성 요소의 베이스는 크롭핑, 래핑, 마킹, 언더컷 제거, 반전 및 두껍게 하기(thickening)를 포함하여 첫 번째 가이드 구성 요소와 동일한 워크플로우를 통해 생성되었다. 그 후 두 번째 가이드 구성 요소의 가장자리를 계획된 구개골 절골술 및 골 제거 영역에 맞춰 트리밍하였다. (F) 첫 번째 가이드 구성 요소의 내측 연결 영역을 마킹하여 두 번째 가이드 구성 요소의 연결 솔리드를 생성하는 데 사용하였다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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그림 5: 두 번째 가이드 구성 요소의 연결 부위 설계. (A,B) 첫 번째 가이드 구성 요소의 내측 연결 영역을 표시하고, 표시된 표면을 새로운 파트로 복사하였다. 이후 이 복사된 표면의 두께를 조절하여 두 번째 가이드 구성 요소의 연결 솔리드를 형성하였다. 연결 솔리드는 첫 번째 가이드 구성 요소의 연결 표면 및 계획된 골 제거 너비에 대응하도록 설계되었다. (C) 계획된 구개골 절골술 및 골 제거 영역을 보여주는 두 번째 가이드 구성 요소의 평면도. 녹색 영역은 계획된 골 제거 영역을 나타내며, 주황색 점선은 구개골 절골선을 나타낸다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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그림 6: 두 가이드 구성 요소의 자석 홈 설계. 불린 뺄셈(Boolean subtraction)을 사용하여 첫 번째 및 두 번째 가이드 구성 요소의 해당 연결 부위에 자석 홈을 생성하였다. 그림은 완성된 가이드 구성 요소의 내측면을 보여준다. 한쪽은 네오디뮴 자석의 배치를 시뮬레이션하기 위해 노란색 모델로 채워져 있으며, 다른 한쪽은 예약된 자석 홈을 직접 보여준다. 파란색 화살표는 예약된 자석 홈을 나타낸다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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그림 7: 출력된 가이드 시스템과 최종 디지털 디자인의 비교. (A–D) 윗줄은 네오디뮴 자석 조립 후의 3D 출력 가이드 구성 요소와 출력된 상악 모델에 장착된 완성된 가이드 시스템을 보여준다. (E–H) 아랫줄은 가이드 구성 요소의 이에 대응하는 최종 디지털 디자인과 가상 상악 모델에서의 연결 상태를 보여준다. 완성된 출력 가이드 시스템은 디지털 디자인과 일치하였으며, 수술 전 상악 모델에 장착 가능하였다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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그림 8: 제1 및 제2 가이드 구성 요소의 순차적 수술 중 사용. (A) 절개 및 점막골막판 거상 후, Le Fort I 골절술을 수행하기 전에 제1 가이드 구성 요소를 노출된 상악골 표면에 안착시키고 고정 구멍을 통해 티타늄 나사로 고정하였다. 노란색 화살표는 제1 가이드 구성 요소를, 파란색 화살표는 티타늄 고정 나사를 나타낸다. (B) 제1 가이드 구성 요소의 안내에 따라 완료된 Le Fort I 골절선. (C) 상악 하방 골절 후 제2 가이드 구성 요소의 안착 및 제1 가이드 구성 요소와의 자석 연결. 노란색 화살표는 제2 가이드 구성 요소를, 파란색 화살표는 네오디뮴 자석이 포함된 자기 인터페이스를 나타낸다. (D) 두 가이드 구성 요소를 순차적으로 사용한 후 완료된 치간 골절선과 구개 골절선이 표시되어 있다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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그림 9: 계획 모델과 수술 후 모델의 중첩 및 컬러맵 분석. 수술 후 CT 기반 두개안면 모델을 수술하지 않은 안정적인 두개안면 영역을 참조 영역으로 사용하여 수술 전 가상 수술 설계에 정합하였다. 안정적인 참조 영역은 주로 녹색으로 나타난 반면, 재배치된 상악 분절 및 고정 영역에서는 더 큰 편차가 관찰되었다. Le Fort I 및 분절 절골술 영역은 주로 녹색에서 청색으로 나타났으며, 이는 컬러 스케일과의 시각적 비교를 바탕으로 추정한 국소 표면 편차 크기가 약 0.5–0.9 mm임을 나타낸다. 이 값은 직접 계산된 평균 편차라기보다 컬러맵 기반의 대략적인 추정치이며, 수술 후 분절 위치에 따라 영향을 받을 수 있다. 여기를 클릭하여 이 그림의 확대 버전을 확인하십시오.

토론

3분절 Le Fort I 골절단술은 1분절 Le Fort I 골절단술보다 더 복잡합니다. 이 술식에서는 상악골을 단순히 가동시키는 것뿐만 아니라 별도의 골 분절로 나누어야 합니다. 분절 후에는 안정적인 수술 후 교합과 계획된 횡적 교정을 달성하기 위해 각 상악 분절을 재배치해야 합니다7,8. 따라서 이 술식의 정확도는 두 가지 주요 단계, 즉 최종 분절 위치에 대한 정확한 수술 전 계획과 계획된 골절단선 및 골 제거 영역의 정확한 수술 중 전이에 달려 있습니다4,9. 본 프로토콜에서 설명하는 자기 연결 가이드 시스템은 가상 수술 계획과 순차적인 수술 중 가이드 적용을 연결함으로써 이 두 단계를 지원하도록 설계되었습니다. 첫 번째 핵심 단계는 안정적인 수술 후 교합을 바탕으로 가상 수술 계획을 수립하는 것입니다. 본 프로토콜에서는 3분절 Le Fort I 골절단술 후 수술 후 교합을 직접 시각적 및 수동적으로 확인할 수 있도록 모델 수술과 치아 모델 마운팅을 사용합니다10. 교합이 확인되면 소프트웨어에서 각 분절의 최종 위치를 결정할 수 있습니다. 이후 치조골 및 구개골 제거량은 단순히 시각적 추정에 의한 것이 아니라 최종 분절 위치에 따라 계획되어야 합니다. 가이드 설계 전에는 인접 치근, 비강 바닥 및 구개골과의 관계에서 골절단선을 확인해야 합니다. 이 단계는 주변 구조물의 손상 위험을 줄이고, 계획된 골 제거 영역을 수술 부위로 정밀하게 전이시키기 위한 것입니다. 만약 골절단선이 치근에 너무 가깝거나 계획된 구개골 제거량이 악궁 너비 감소에 불충분한 경우, 가이드를 출력하기 전에 가상 계획을 수정해야 합니다. 두 번째 핵심 단계는 골 지지 가이드의 안정적인 안착입니다. 치아 지지 가이드와 달리 골 지지 가이드는 유지력을 위한 해부학적 언더컷(undercut)이 적을 수 있습니다. 따라서 가이드 베이스는 가능한 한 안정적이고 불규칙한 골 영역까지 확장해야 합니다. 상악에서는 서양배 모양 구멍(piriform aperture) 주변의 오목한 부위와 기타 불규칙한 골 표면이 가이드 배치를 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다11. 평평한 골 표면에만 배치된 가이드 베이스는 골절단 중 흔들림이나 변위의 위험을 높일 수 있습니다. 따라서 골절단 전에 가이드의 안정성과 단계별 구성 요소 조립을 확인해야 하며, 가이드 흔들림, 자기 연결 및 구성 요소 안착에 대한 세부적인 문제 해결 방법은 별도로 다룹니다. 이러한 계획 및 수술 중 전이 단계 외에도, 수술 후 평가는 프로토콜이 성공적으로 구현되었는지 평가하는 중요한 근거가 됩니다. 이 평가에서 또 다른 핵심 단계는 가이드 시스템의 목적에 따라 수술 후 정확도를 해석하는 것입니다. 이 가이드는 계획된 골절단선과 골 제거 영역을 전이시키도록 설계되었으므로, 골절단 영역의 전이는 분절 안착, 고정, 수술 후 플레이트 및 모델 재구성에 의해 영향을 받을 수 있는 전체적인 상악 분절 재배치와 구분되어야 합니다. 완전성을 위해 ROI 기반의 정량적 표면 편차 파라미터가 보고되었으나, 이러한 값들은 수술 후 분절 배치의 영향을 반영할 수 있으므로 골절단선 전이 정확도의 직접적인 측정값으로 해석해서는 안 됩니다. 따라서 본 프로토콜의 컬러맵 결과는 전체적인 상악 분절 배치 정확도의 직접적인 증거라기보다, 계획된 골절단 영역과 수술 후 골절단 영역 사이의 국소적 표면 일치도에 대한 예비 평가로 간주해야 합니다.

자기 가이드 시스템의 수술 중 사용 전에는 여러 가지 안전 점검, 수정 및 문제 해결 단계를 고려해야 합니다. 자기 연결은 가이드 시스템의 단계적 적용을 단순화하기 위해 사용됩니다. 작은 네오디뮴 자석은 제한된 공간 내에서 충분한 인력을 제공할 수 있으며, 의료 및 치과 분야에서 사용되어 왔습니다12,13,14. 본 프로토콜에서 자석은 가이드 구성 요소 내에 매립되어 있으며, 임플란트형 능동 장치로 사용되지 않습니다. 하지만 자기 안전성은 여전히 고려되어야 합니다. 악교정 수술은 주로 젊은 성인을 대상으로 수행되므로, 이 환자군에서 페이스메이커, 이식형 제세동기 및 기타 자기 민감형 임플란트 장치는 드문 편입니다15,16. 그럼에도 불구하고 수술 전 환자 스크리닝을 실시해야 합니다. 이러한 장치가 있는 경우, 마취과 의사, 심장 전문의 및 수술팀과 자기 구성 요소의 사용 여부를 논의해야 합니다17,18. 자기 민감형 임플란트 장치가 있는 환자의 경우, 관련 전문의 팀의 승인을 받지 않는 한 비자기성 가이드 설계 또는 대체 가이드 방법을 고려해야 합니다. 이전 연구들에 따르면 멸균 처리가 네오디뮴 자석의 유지력을 현저하게 감소시키지는 않는 것으로 나타났습니다19. 그러나 멸균 후 수술 중 사용 전에 전체 가이드-자석 조립체를 점검해야 합니다. 자석이 가이드 구성 요소 내에 매립되어 있고 개방된 수술 필드에서 짧은 시간 동안만 사용되지만, 네오디뮴-철-붕소 (NdFeB) 자석은 보호 코팅이 손상되면 부식될 수 있으므로 부식 위험을 여전히 고려해야 합니다20. 3D 프린팅 모델을 이용한 수술 전 테스트 중에 자석의 개수, 위치, 극성, 방향 및 유지력을 확인해야 합니다. 자석 극성이 잘못되었거나, 자석이 헐거워졌거나, 접착 실패, 코팅 손상, 부식, 흔들림 또는 불안정한 안착이 관찰되는 가이드 구성 요소는 사용해서는 안 되며 수술 전에 다시 제작해야 합니다. 환자 맞춤형 가이드는 일회용이지만, 자석 재사용이 허용되는 경우 기관의 재처리 및 감염 관리 규칙을 따라야 하며, 코팅 손상, 부식 또는 유지력이 감소한 자석은 폐기해야 합니다. 본 가이드 시스템에서 자기 연결 영역의 너비는 분절 골절술 시 계획된 골 제거 너비와 일치합니다. 수술 후 교합과 최종 분절 위치에 의해 골절술 너비가 결정되면, 단순히 가이드의 부피를 줄이기 위해 이 너비를 변경해서는 안 됩니다. 따라서 네오디뮴 자석의 크기와 개수는 가용한 연결 공간, 가이드 두께 및 연조직 노출 범위에 의해 제한됩니다. 수술 전 테스트 중 자기 연결이 불안정하다면, 먼저 연결 표면, 자석 방향, 자석 깊이 및 가이드 적합도를 확인해야 합니다. 단순히 자석의 크기나 개수를 늘리면 가이드가 더 부피가 커지고 더 넓은 연조직 박리가 필요할 수 있습니다. 가이드 삽입이나 제거가 어려운 경우 외곽 윤곽과 비기능적 가장자리를 다듬을 수 있으나, 골절술 슬롯과 골 제거와 관련된 연결 영역은 가상 수술 계획을 재확인하지 않고 변경해서는 안 됩니다. 수술 중 가이드가 흔들리거나 상악 하방 골절 후 두 번째 구성 요소가 안착되지 않는 경우, 가이드를 강제로 밀어 넣어서는 안 됩니다. 가이드를 다시 안착시키기 전에 연조직 끼임, 불완전한 골 노출, 혈전, 골 파편, 첫 번째 구성 요소의 안정성 및 자석 방향을 확인해야 합니다. 안정적인 안착이 불가능한 경우 가이드 사용을 중단하고 대체 가이드 방법을 사용해야 합니다. 구개골 골절선이 보이지 않는 경우, 진행하기 전에 노출, 세척, 지혈 및 연조직 견인을 개선해야 합니다. 골절술 중 자석이 탈락하거나 레진 가이드가 파손된 경우, 즉시 가이드를 제거하고 상처를 봉합하기 전에 모든 자석이나 가이드 파편을 회수하여 개수를 확인해야 합니다. 가능한 한 멸균된 환자 맞춤형 가이드 예비본을 준비해야 하며, 그렇지 않은 경우 수술 전 계획, 해부학적 지표 또는 사용 가능한 다른 가이드 방법을 사용하여 골절술을 완료해야 합니다. 일반적인 버(bur)나 톱으로 구개골 골절술을 수행하기 어려운 경우 초음파 골절삭기를 고려할 수 있습니다. 이는 경구개가 얇고 단단하며 구개 연조직 또한 얇기 때문에 유용할 수 있습니다. 압전 장치는 연조직 손상 위험이 낮으면서 광화 조직을 절삭할 수 있지만, 절삭 속도가 더 느릴 수 있습니다21,22. 열 발생을 줄이기 위해 적절한 세척을 실시해야 합니다23. 또한, 3D 프린팅에 사용되는 레진 재료는 취성이 있어 수술 중 과도한 힘이 가해지면 파손될 수 있습니다24. 향후 연구에서는 정확도, 비용, 제조 가능성 및 임상 적용 가능성에 대한 추가 평가가 필요하겠지만, 가이드 시스템의 기계적 강도를 향상시키기 위해 티타늄 합금 프린팅과 같은 금속 3D 프린팅을 고려할 수 있습니다25,26.

본 방법에는 몇 가지 제한점이 있습니다. 설계 원칙을 다양한 3분절 Le Fort I 골절단술 패턴에 적용할 수 있으나, 본 프로토콜의 대표적인 적용 사례는 양측 제1소구치 발치 부위를 통한 악궁 폭경 축소에 집중하고 있습니다. 다른 분절 패턴이나 횡적 확장 사례에 이 워크플로우를 적용하기 전 추가적인 검증이 필요합니다. 또한, 두 번째 가이드 구성 요소는 상악 하방 골절 후에도 충분한 노출과 안정적인 안착이 필요합니다. 노출이 불충분하거나 안착이 불안정할 경우 구개측 골절단술의 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다. 마지막으로, 현재의 프로토콜은 주로 골절단선 전이와 가이드의 실현 가능성을 평가합니다. 본 방법이 수술 시간, 출혈, 수술 후 부종 또는 합병증을 감소시킨다는 것을 입증하지는 않았습니다. 이러한 결과는 더 큰 표본과 비교 설계가 포함된 향후 임상 연구를 통해 평가되어야 합니다.

자유 수기 표시 방식과 비교하여, 이 방법은 가상 골절단 계획을 환자 맞춤형 수술 중 가이드로 변환합니다. 이는 3분절 Le Fort I 골절단술 과정에서 시각적 추정, 반복적인 골 다듬기 및 경험적 조정을 줄일 수 있습니다6. 수술 전 골절단선과 골 제거 영역을 정의함으로써, 가이드는 불필요한 골 제거를 줄이고 분절 조립의 조절 능력을 향상시킬 수 있습니다. 기존의 단일 조각 가이드와 비교했을 때 이 방법의 주요 장점은 단계적 모듈형 설계에 있습니다. 첫 번째 가이드 구성 요소는 상악 하방 골절단 전에 사용되어 Le Fort I 골절단 및 치간 골절단을 안내합니다. 두 번째 구성 요소는 하방 골절단 후에 연결되어 구개골 골절단을 안내합니다. 이러한 순서는 3분절 Le Fort I 골절단술의 수술 흐름과 일치하며, 서로 다른 수술 조건에서 하나의 가이드를 사용하는 것을 방지합니다. 분절 Le Fort I 골절단술에서는 구개 점막, 하강구개 혈관 및 분절 관류의 보존이 매우 중요하므로, 이러한 단계적 접근 방식은 불필요한 노출과 조작을 줄여 혈관 보존 수술 원칙을 지원하는 데 도움이 될 수 있습니다. 다만, 본 프로토콜에서는 분절 관류를 직접적으로 평가하지는 않았습니다. 또한 환자 맞춤형 설계를 통해 최종 교합 및 분절 위치에 따라 좌우 골 제거 너비를 개별적으로 계획할 수 있습니다. 따라서 이 가이드 시스템은 3분절 Le Fort I 골절단술에서 흔히 나타나는 비대칭적 골 제거, 특히 악궁 너비 축소가 필요한 과도한 상악궁 너비를 가진 환자의 경우에 유용하게 적용될 수 있습니다.

종합적으로, 본 방법은 가상 수술 계획, 디지털 가이드 설계, 3D 프린팅, 자석 조립 및 수술 중 적용을 연결하는 재현 가능한 워크플로우를 제공합니다. 이는 외과의가 계획된 절골술을 더욱 일관되게 수행하는 데 도움을 줄 수 있으며, 수술 교육에도 유용할 수 있습니다. 향후 연구에서는 본 방법을 프리핸드 절골술 또는 기존 가이드와 비교하여 수술 시간, 수술 외상 및 합병증을 줄일 수 있는지 확인해야 합니다.

공개 사항

저자들은 선언할 이해상충 관계가 없습니다.

감사의 글

본 연구는 쿤밍 의과대학교 복합 두개안면 기형 진단 및 치료 팀(2024XKTDTS08), 운남성 임상 의료 센터 연구 프로젝트(2024YNLCYXZX0227, 2024YNLCYXZX0229), 운남 구강 질환 임상 연구 센터(202505AJ310001) 및 운남성 고수준 인재 양성 지원 계획(YNWR-MY-2020-086)의 지원금을 받아 수행되었습니다.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
3-matic Research 13.0구체화하다버전 13.0크롭핑, 래핑, 마킹, 언더컷 제거, 반전, 두께 조절, 트리밍 및 불린 연산을 포함하여 가이드 구성 요소의 디지털 설계에 사용됨.
Autoscan-DS-EX pro SHINING 3DDS-EX Pro Lab 스캐너 | Shining 3D Dental 치과 기공소의 디지털 전환을 위한 최적의 솔루션 DS-EX Pro Lab은 높은 정밀도, 빠른 스캔 속도와 뛰어난 사용자 편의성을 결합하여, 치과 기공소의 생산성을 극대화하고 디지털 워크플로우를 효율적으로 구축할 수 있도록 설계된 하이엔드 데스크톱 3D 스캐너입니다. 주요 특징 초고정밀도 스캔 최첨단 광학 기술과 고해상도 카메라를 통해 미세한 마진 라인과 복잡한 치아 구조를 정확하게 캡처하여, 완벽한 적합도의 보철물 제작을 보장합니다. 신속한 작업 속도 최적화된 스캔 알고리즘을 통해 스캔 시간을 획기적으로 단축하여, 대량의 케이스를 처리해야 하는 바쁜 기공소 환경에서도 효율적인 작업 흐름을 유지합니다. 사용자 중심의 인터페이스 직관적인 소프트웨어 설계를 통해 초보자도 빠르게 익힐 수 있으며, 클릭 몇 번으로 스캔부터 모델링 데이터 전송까지 모든 과정을 간편하게 제어할 수 있습니다. 다양한 케이스 대응 단일 치관부터 복잡한 전악 스캔, 임플란트 모델까지 다양한 임상 케이스에 유연하게 대응하여 광범위한 디지털 솔루션을 제공합니다. 개방형 시스템 (Open System) 표준 STL, PLY, OBJ 파일 형식을 지원하여 다양한 CAD 소프트웨어 및 3D 프린터, 밀링 머신과 완벽하게 호환됩니다. 제품 사양 - 스캔 정밀도: 초정밀 캡처 가능 - 스캔 속도: 고속 데이터 수집 - 호환성: 주요 치과용 CAD 소프트웨어 지원 - 출력 형식: STL, PLY, OBJ 등 적용 분야 - 디지털 크라운 및 브릿지 제작 - 정밀한 임플란트 가이드 및 보철 설계 - 맞춤형 교정 장치 및 투명 교정 모델링 - 치과 기공물의 디지털 아카이빙 및 품질 관리 Shining 3D Dental의 DS-EX Pro Lab과 함께 치과 기공의 미래, 디지털 덴티스트리를 경험하십시오.3D 스캐너; 상하악 치아 모델 및 교합 기록을 스캔하는 데 사용됨
Calibra Universal 이원중합 자가접착성 레진 시멘트 Dentsply SironaCalibra Universal 범용성 시멘트 강력한 접착, 간편한 사용법 Calibra Universal은 모든 종류의 보철물에 사용할 수 있는 다목적 레진 시멘트로, 매일의 임상 진료에서 신뢰할 수 있는 성능을 제공합니다. 특징 단일 단계의 자가 접착 방식: 별도의 프라이머나 접착제 없이도 빠르고 간편하게 적용할 수 있습니다. 우수한 접착력: 지르코니아, 세라믹, 금속 및 복합 레진 등 다양한 재료에 대해 강력한 결합력을 유지합니다. 낮은 용해도: 구강 내 환경에서도 안정적인 내구성을 보이며 보철물의 탈락 가능성을 최소화합니다. 정밀한 적합성: 낮은 필름 두께로 보철물이 치아에 정확하게 안착될 수 있도록 돕습니다. 심미적인 결과: 자연스러운 색상 선택이 가능하여 심미성이 중요한 전치부 치료에도 적합합니다. 적응증 - 지르코니아 크라운 및 브릿지 - 리튬 디실리케이트 및 기타 세라믹 수복물 - 금속 및 금속-세라믹 수복물 - 복합 레진 수복물 및 인레이/온레이 사용 이점 - 진료 시간 단축: 간소화된 과정으로 인해 체어 타임이 감소합니다. - 일관된 결과: 조작이 간편하여 매번 일관된 접착 품질을 얻을 수 있습니다. - 다재다능함: 하나의 제품으로 다양한 보철물 재료를 처리할 수 있어 재고 관리가 효율적입니다.레진 시멘트; 3D 프린팅된 수술용 가이드에 네오디뮴 자석을 접착하기 위해 사용.
CT 스캐너Siemens Healthineers, 독일 에를랑겐컴퓨터 단층촬영 (CT)64열/128슬라이스; 두개안면/상악 모델의 3차원 재구성을 위해 사용됨.
Edge MAX/Edge E2 RAYSHAPE3D 프린터 / Edge E2 정밀도와 생산성을 모두 갖춘 치과용 3D 프린터 Edge E2는 치과 전문가를 위해 설계된 고성능 3D 프린터로, 뛰어난 정밀도와 빠른 제작 속도를 통해 효율적인 워크플로우를 제공합니다. 주요 특징: - 고해상도 출력: 정밀한 LCD 패널을 통해 치과 보철물 및 모델의 세밀한 디테일을 완벽하게 구현합니다. - 빠른 제작 속도: 최적화된 레이어 경화 공정으로 제작 시간을 단축하여 진료 효율성을 높입니다. - 사용자 친화적 인터페이스: 직관적인 조작 패널과 소프트웨어를 통해 초보자도 쉽게 사용할 수 있습니다. - 오픈 소스 레진 호환성: 다양한 브랜드의 바이오 호환 레진을 지원하여 용도에 맞는 재료 선택이 가능합니다. - 안정적인 시스템: 정밀한 Z축 이동 제어 시스템을 통해 출력물의 일관된 품질을 보장합니다. 적용 분야: - 서지컬 가이드 (Surgical Guides) - 임시 크라운 및 브릿지 (Temporary Crowns & Bridges) - 투명 교정 장치 모델 (Clear Aligner Models) - 디지털 덴처 (Digital Dentures) - 진단용 모델 (Diagnostic Models) 기술 사양: - 기술: LCD 기반 SLA/DLP - 빌드 볼륨: [해당 수치] - 해상도: [해당 수치] - 레이어 두께: [해당 수치] - 연결성: USB, Wi-Fi Rayshape 3D와 함께 디지털 치과 진료의 미래를 경험하십시오.3D 프린터; 1차 및 2차 가이드 구성 요소를 출력하는 데 사용됨.
Geomagic Wrap 20213D Systems버전 2021수술 후 모델 중첩 및 컬러 맵 편차 분석에 사용됨.
Mimics Research 21.0구체화하다버전 21.0분할, 3차원 재구성 및 불필요한 구조의 제거에 사용됨.
네오디뮴 자석Jinyixin Magnetics에서 구매함https://jingxin-magnet.com/ 직경 3 mm × 1.5 mm  두께; 제1 가이드 부품과 제2 가이드 부품을 연결하기 위해 예약된 자석 홈에 삽입됨.
ProPlan CMF구체화하다버전 3.0.1Le Fort I 절골술, BSSRO 계획, 분할 및 교합 등록을 포함한 가상 악교정 수술 계획에 사용됨.
수지RAYSHAPESGV2/모델 1 아이보리수술 중 자석으로 연결되는 절골술 가이드 구성 요소를 제작하는 데 사용됨.
쉐이프큐어 RAYSHAPE UV 경화기 ShapeCure광중합기

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