악안면부의 화상은 드물게 발생하는 화상 외상으로, 생후 약 8개월에서 3개월 사이의 어린이에서 발생률이 높다. 이는 심각한 조직의 변형과 결손을 야기하여, 전반적인 악안면 형태와 기능의 손상을 초래한다. 손상의 정도에 따라 다르지만 대체로 후기로 갈수록 흉터가 수축됨에 따라 기능적 및 심미적 상태를 악화시키는 것이 특징적이다. 특히 유년기에 발생한 안면부 화상 및 이후의 흉터는 성장기 동안 이루어지는 신경근육학적 요소들의 조화로운 발달을 방해하며, 이는 곧 악안면의 기형과 부정교합을 야기하는 원인으로 작용할 수 있다.

화상으로 인해 괴사된 악안면 조직은 천천히 탈락한다. 이 과정에서 유치가 존재하는 경우 함께 탈락하며 치열의 이상을 야기할 수 있고, 구순은 수축하거나 후퇴하여 치조골에 유착될 수 있다. 구순에 화상으로 인한 흉터가 존재하는 경우는 단독 구순열의 케이스와 유사하게 해석할 수 있으며, 국소적인 치조골과 전치 경사에 영향을 미친다[1].

악안면부 화상 외상과 관련한 기본 원칙과 물리치료 또는 수술적 치료에 관한 가이드라인은 Kazanjian과 Roopenian [2], Hyslop과 Miller [3], Schuchardt [4], Thomson 등[5], Fogh-Andersen과 Sorensen [6], Pitts 등[7]에 의해 제시되어 왔으나, 어린 아이들에게 발생한 악안면부의 화상 흉터가 악안면 구조의 향후 성장과 형태에 미치는 영향에 대한 연구는 흔하지 않음에 따라 그 연구의 중요성이 제시된다.

유년기 화상 외상과 관련된 악교정 수술 증례는 1849년 웨스트버지니아주의 Simon P. Hullihen [8]에 의해 처음 보고되었다. 그는 5세경 겪은 화상으로 인한 하악 전돌증 및 전치부 개방 교합 환자에게 하악체 절제술을 시행하였으며, 해당 사례는 최초로 행해진 악교정 수술로 구강악안면외과 역사상 중요한 이정표가 된 사례로 널리 알려져 있다(Fig. 1).

Fig. 1. The case of Simon P. Hullihen. It is noteworthy that Hullihen's case, which occurred 175 years ago, bears similarities to the present case.

본 논문에서는 Hullihen의 사례와 유사한 증례로, 유년기의 화상 외상으로 인해 발생한 하악 전돌증 환자에 대한 10년간의 경과 관찰을 보고하며, 전기 화상이 악안면 구조 및 성장의 메커니즘에 미치는 영향과 해당 증례에서 사용된 가상 수술 시뮬레이션의 효용성을 종합적으로 검토함으로써, 악안면 수술 분야에서의 임상적 적용 가능성을 높이고자 하였다. 본 연구는 부산대학교 치과병원 임상연구윤리위원회(Institutional Review Board)의 승인을 받아 시행되었다(IRB no. 2024-11-008-001).

8세의 남아 환자가 화상 외상 후의 하악 전돌증 주소로 구강악안면외과에 내원하였다. 환아는 3세경 입에 젓가락을 물고 콘센트에 접촉하여 하안면부에 심각한 화상을 입었으며, 성형외과에서 두 차례의 피부 이식술을 시행하고 초기 구축에 대한 치료를 마친 후 본과로 의뢰되었다.

외상으로 인해 상·하순이 결손되었으며, 피부 이식술을 시행했음에도 하안면부의 심각한 결손에 대한 재건에는 한계가 존재하였다. 연조직 자체의 결손뿐만 아니라, 그와 동반된 구륜근의 결손에 의해 상하순 간의 봉합(lip sealing)이 불가하였다(Fig. 2A).

Fig. 2. (A) Initial facial appearance of the patient. (B) Initial dental alignment.

전반적 악골 분석 시 하악 치조골이 전방으로 경사되어 돌출되어 있었으며, 이에 동반되는 전치부의 개방교합이 관찰되었다. 혼합 치열기의 치열 분석 시 제2유구치와 제1대구치 간 교합은 양호한 1급 정상교합이 형성되어 있었으나, 소구치 부위에 상당한 양의 치간 공극이 존재하였다. 또한 하악 전치부의 전반적인 전방 경사 및 불규칙한 치열과 치간 공극이 관찰되었다(Fig. 2B).

환아는 3년 후 경과 관찰에서 상·하악 전치부의 전방 경사가 심화되는 경향이 관찰되었다(Fig. 3). 악골의 전반적인 성장이 진행되는 동안 교정적 치료를 통한 성장 개입이 시행되었고, 성장 완료 후 하악체 절단술을 사용한 외과적 치료가 계획되었다.

Fig. 3. (A) Left: lateral cephalometric radiograph at the initial visit. Right: lateral cephalometric radiograph after 3 years. (B) Superimposition of the lateral cephalometric radiographs at the initial visit and after 3 years.

교정적 치료는 다음의 두 단계에 걸쳐 진행되었다.

1) 첫 번째 단계: 혼합치열기 동안의 교정적 치료

- 적절한 치아 맹출 공간을 확보하고 하악 전치부를 배열하는 과정을 시행하였다.

- 좁은 상악 치열궁에 대해서는 miniscrew-assisted rapid palatal expansion을 사용하여 확장을 진행하였다.

- 견치의 맹출 공간을 확보하고 측절치의 회전 및 총생을 해소하였다.

2) 두 번째 단계: 성장 완료 후의 교정적 치료

- 수술 후 안정적이고 기능적인 교합을 위한 치아 배열을 시행하였다.

- 하악 전치부의 경사는 치조골의 전방 경사에 맞춰 보존하면서 부분적인 치아 배열을 교정하였다.

- 양측 하악 견치와 제1소구치 사이의 무치악 공간을 형성하여 하악체 절단술을 위한 술 전 교합을 형성하였다.

술 전 분석 시, 하악 치조골이 전방으로 경사 및 돌출되었으며, 하악 전치의 전방 경사도 함께 존재하였다. 상·하악 제1대구치 간의 관계는 Angle’s class I 정상교합을 가졌으나, 하악 좌·우측 견치와 제1소구치 사이에 각각 9 mm, 7 mm의 치간 공극이 존재하였다. 수평피개 –7.98 mm와 수직피개 –3.73 mm로, 전치부 반대교합 및 개방교합이 존재하였으며, 절치간 각도(interincisal angle)는 약 113°로 정상 절치간 각도보다 작게 관찰되었다(Table 1, Fig. 4).

Fig. 4. (A) Pre-operative dental alignment. (B) Pre-operative facial appearance of the patient.

본 환자에 대해서 구치부의 정상 교합 관계를 유지하며 하악 전치부 분절을 후방 이동시키는 하악체 절제술이 계획되었다. 수술 전 cone-beam computed tomography를 3-dimensional (3D) 재구성한 이미지와 술 후 교합 스캔 이미지 모델링을 중첩하여 삭제를 필요로 하는 골량을 정량적 수치화하고, 그에 따른 절골선을 확인하였다(Fig. 5A).

Fig. 5. (A) The 3-dimensional (3D) simulation allows for verification of the bone resection areas, resection volume, and the distance to the mental foramen. (B) Virtual image of the osteotomy guide. The guide was 3D printed and used during surgery.

계획된 절골선으로부터 이공까지의 거리는 우측 6 mm, 좌측 7 mm로, 수술 중 이신경의 안전성을 확보할 수 있는 충분한 거리가 존재함을 확인하였다. 최종 계획을 토대로 수술 중 사용할 절골 가이드(Fig. 5B)와 술 후 교합을 인기한 교합 장치(wafer)가 제작되었다.

수술 시, 시뮬레이션을 통해 수립된 계획에 따라 양측 하악 제1소구치를 발치하였으며, 절제되는 하악골편의 위치와 거리를 특정하기 위해 절골 가이드를 하악에 적용하였다. 하악 치아에 절골 가이드를 장착하는 과정에서 가이드와 주변 치은 연조직의 간섭으로 인해 가이드의 완전한 적용이 불가하였으며, 간접적으로 수술량을 확인하는 지표로만 사용되었다. 치조융선 레벨에서 우측 8 mm, 좌측 9 mm 길이의 무치악부가 쐐기형으로 절제되었다. 이후 distal segment를 후방 이동하여 최종 교합 웨이퍼에 맞춰 위치시킨 후 plate를 사용해 고정하였다. 해당 단계에서 간섭을 일으키는 연조직과 경조직은 추가적으로 삭제되었다.

수술 후 elastic을 사용해 5일간 악간고정을 시행하였다. 수술 1달 후 교정치료를 재개하여 잔여 공간 폐쇄 및 긴밀한 교합 관계를 형성한 후에 치료를 종료하였다.

치료 전과 비교해 보았을 때, 수직피개는 –7.98 mm에서 2.0 mm, 수평피개는 –3.73 mm에서 1.0 mm로 개선되었다(Table 2). 측모두부규격방사선사진에서 치료 전과 비교하여 절치간 각도가 113.17°에서 129.2°로 증가하고, 하악 중절치에서 nasion-B점 선 사이의 거리와 각도가 각각 16.21 mm에서 7.8 mm로 44.5°에서 24.0°로 변화하였다(Table 2). 전반적인 하악 전치부 치아와 악골이 후방으로 경사 이동되었으며, 하악골 전방부 전방경사로 인한 개방교합이 해소되었다(Fig. 6). 술 후 8개월 경과 후 관찰되는 임상적 안모상, 술 후 안정적인 교합을 유지하는 것이 관찰된다(Fig. 7).

Fig. 6. Three-dimensional reconstructed images of pre-operative and post-operative cone-beam computed tomography.

Fig. 7. Clinical photograph at 8 months postoperatively.

전기 화상은 치아와 악안면 구조에 큰 영향을 줄 수 있다. 유아기에 발생한 경우 국소적인 조직의 파괴와 더불어 발생하는 비정상적인 기능적 환경이 치아 교합의 발달을 방해하며, 전반적인 안면 형태와 구강 근육의 기능을 방해할 수 있다.

Alexander [9]는 전기 화상으로 하악 전치부에 상아질과 법랑질의 복합 이형성증이 생긴 사례를 보고하였다. 또한 1969년 Moss와 Salentijn [10]은 두개안면 골격과 주변 연조직 사이의 평형이 맞춤형 뼈 복합체를 만들어낸다는 기능적 매트릭스 이론을 제시하며, 두개안면의 악골 구조는 연조직 발달 조건에 따라 정밀하게 조정된다고 설명하였다. 하악골 성장은 두개골과 골막 매트릭스의 형태학적 효과의 조합으로 이루어지며, 악안면 기질에 이상이 생기면 성장 중인 악안면 복합체의 발달에 악영향을 미칠 수 있다. 오랜 기간 방치된 소아 두경부 화상으로 인해 야기되는 흉터 구축과 변형력은 안면 기질의 이상 요소로 작용할 수 있으며, Moss의 이론에 따라 악안면 복합체의 발달에 영향을 주어 장기적인 변형을 일으킬 수 있다.

본 증례에서는 가상 수술 시뮬레이션을 통해 술 전 계획을 확인하고 수정하여 재수립하였는데, 수술 계획 시 주변 구조물과의 위치 관계를 미리 파악할 수 있는 장점을 활용하여 이공과 절골선 사이의 거리를 계산해 수술의 안정성을 확보하고, 술 후 후유증을 감소시켰다. 시뮬레이션을 기반으로 제작된 절골 가이드는 수술의 정교함과 편리성, 시간 단축에 기여하였고, 최종 교합 웨이퍼 제작을 통해 술 후 안정적인 교합을 형성했다.

3D 시뮬레이션을 활용한 가상 수술 계획은 수술 결과의 정확성과 예측성을 높이는 데 효율적인 수단이 될 수 있다[11-15]. 실제 수술 결과와 가상 계획 간의 평균 오차 차이를 평가한 Stokbro 등[16]의 연구에서는 maxilla와 mandible의 root mean square deviation 값이 각각 0.63±0.25 mm와 0.85±0.41 mm로 보고되었다. 이는 가상 수술 시뮬레이션이 수술의 정교함을 극대화해 치료의 효율성을 높이는 데에 기여한다는 사실을 뒷받침한다. Caloss 등[12]의 3D 시뮬레이션을 이용한 악교정 수술의 정확성에 대한 연구에 따르면, 3D 가상 수술 계획을 통해 악교정 수술에서 계획된 결과와 실제 결과의 차이가 평균 1 mm 이하로 보고되었다. 이러한 가상 수술 시뮬레이션의 활용은 환자에게 더 나은 결과를 제공하며, 수술의 효율성을 높이고 부작용을 줄이는 데 중요한 역할을 할 수 있다.

단, 본 증례에서 술 중 하악 소구치부에 절골 가이드를 장착하는 과정에서 가이드와 주변 치은 연조직의 간섭으로 인해 가이드의 완전한 적용이 불가하였는데, 이는 전방 돌출되어 있던 하악 치조골의 후방 이동 및 후방 경사로 인해 발생한 연조직의 두께 및 위치 변화가 가이드의 밀착을 방해한 물리적 간섭의 주요 원인으로 판단된다. 부가적으로, 수술 중 발생한 연조직의 부종과 절개 과정에서의 미세한 위치 변화가 가이드 적용의 정확성을 저하시켰을 것으로 고찰된다. 이를 개선하기 위해 가이드 설계 시 연조직의 탄성과 변형도를 반영하고 연조직 clearance를 적용하는 시뮬레이션 디자인이 필요하다. 두 번째로, 절골 가이드에서 경조직 스탑을 제외한 나머지 부분을 탄성 중합체로 제작하는 접근법을 고려할 수 있다. Thermoplastic polyurethane (TPU), silicone, flexible resin과 같은 탄성 중합체에 대한 3D 프린팅 기술 연구가 Gu 등[17], Rodríguez-Parada 등[18], Nozdrin 등[19]에 의해 보고된 바 있으며, 연조직의 압박과 간섭을 줄여 골에 대한 가이드의 정확한 위치와 안정성을 확보하는 데에 기여할 수 있다.

This work was supported by a 2-year research grant of Pusan National University.

The authors declare that they have no competing interests.