하악의 재건은 두경부 재건 수술에서 가장 어려운 시술 중 하나로 남아 있다[1]. 이는 수술이 저작능력, 발음, 연하 기능의 회복과 더불어 안면 윤곽의 심미성까지 고려해야 하기 때문이다. 이상적인 재건은 하악의 연속성과 적절한 교합을 회복하고, 향후 치과 재활을 위한 충분한 골량을 확보하며, 만족스러운 심미적 결과를 얻어야 한다[2].

하악 재건을 위해 다양한 방법들이 개발되어 왔다. 재건 플레이트, 자가골 이식, 혈관화 골 피판 등이 그 예이다. 이들 중 혈관화 골 피판은 우수한 결과와 신뢰성으로 하악 재건의 표준 치료법이 되었다. 가장 일반적으로 사용되는 혈관화된 골 피판에는 비골 피판[3], 심장골회선동맥(deep circumflex iliac artery, DCIA) 피판, 견갑골 피판 등이 있다[4,5].

DCIA 피판은 1979년 Taylor 등[6]에 의해 처음 소개되었으며, 하악 재건에서 여러 고유한 장점을 가진다. 장골능의 자연스러운 윤곽이 하악궁과 매우 유사하여 하악의 원래 형태를 효과적으로 회복할 수 있으며, 비골 피판에 비하여 임플란트 식립에 적합한 충분한 골높이와 골폭을 제공한다. 또한 피부 피판과 내복사근 피판을 포함한 연조직으로 구강 내외부를 동시에 재건할 수 있다는 장점이 있다. 또한 견갑골 피판과 달리 수술 시에 추가적인 체위의 변환이 필요하지 않으며 비골 피판과 같이 두 수술팀이 동시에 수술을 진행할 수 있다. 그러나 DCIA 피판을 사용하려면 미세 수술 기술에 대한 전문 지식과 정확한 수술 계획이 필요하다[6].

가상 수술 계획(virtual surgical planning, VSP) 및 컴퓨터 지원 설계 및 제조(computer-aided design/computer-aided manufacturing) 기술의 최근 발전은 복잡한 하악 재건에 대한 접근 방식에 혁명을 일으켰다[7,8]. 수술 전 컴퓨터단층촬영(computed tomography, CT) 영상과 전문 소프트웨어를 통합하면 외과의가 병소의 절단 부위를 정확하게 계획하고 환자 맞춤형 골절제 가이드를 설계할 수 있다. 이 기술을 사용하면 하악 절제술 및 공여부 이식골의 정확도를 크게 향상시킬 수 있는 환자 맞춤형 3D (3-dimensional) 프린팅 수술 가이드를 만들 수 있다[9-14]. 이러한 3D 프린팅 수술 가이드를 사용하면 최종 재건에서 정확한 골절단, 정밀한 이식골의 채취 및 정확한 재건 및 개선된 대칭성을 달성하는 데 도움이 된다[7].

본 논문에서는 좌측의 하악 골체 부위에서 발생한 TNM 병기 구분상 T4aN2bM0으로 분류되는 구강편평상피세포암종의 절제술 후 광범위한 결손 부위에 대하여 VSP 및 3D 프린팅 수술 가이드를 활용한 DCIA 기반의 장골과 내복사근 복합피판을 이용하여 골 결손부 및 연조직에 대한 성공적인 재건을 시행한 증례를 보고하고자 한다. 이 연구는 조선대학교 치과병원 기관생명윤리위원회로부터 승인을 받아 진행되었다(CUDHIRB 2301002).

환자

내원 2개월 전 local clinic에서 하악 좌측 제1, 2대구치(#36, 37) 발거 후 지속적인 불편감으로 골수염이 의심되는 49세 남성이 본원으로 의뢰되었다. 내원 당시 임상 소견에서 하악 좌측 구치부에 궤양성 병적 소견과 농 배출이 관찰되었으며 파노라마 방사선사진(panoramic X-ray) 및 CT에서 하악 좌측 제1, 2대구치 부위에 광범위한 골 흡수가 확인되었다(Fig. 1). 절개 생검 결과 편평세포암으로 진단되어 병소의 크기 및 전이 여부를 확인하기 위해 양전자방출단층촬영(positron emission tomography, PET)-CT 및 목 부위에 대한 조영 CT의 촬영을 시행하였다(Fig. 2). 영상학적 검사 결과 좌측 경부 Level Ⅱ에 림프절 전이가 의심되어 편평세포암종(cT4aN2bMx) 진단하에 선택적 경부림프절 절제술(I–IV), 하악골 부분 절제술 및 DCIA 피판을 이용한 재건술을 계획하였다.

Fig. 1. (A) Initial panoramic radiograph showing extensive bone resorption and irregular bone destruction pattern in the left mandibular first and second molar region. (B) Initial clinical photograph.

Fig. 2. Preoperative PET-CT (Positron emission tomography-computed tomography).

가상 수술 계획

VSP는 리컨이지콜라보(Reconeasy, Seeann Solution, Incheon, Korea) 및 Mimics (Materialise, Leuven, Belgium)를 통하여 이루어졌다. 수술 전, CBCT를 이용하여 하악골의 3D 모델을 생성하고 PET-CT를 이용하여 편평세포암 병소 3D 모델을 생성하였다. 하악골 3D 모델의 골파괴상과 병소 3D 모델을 중첩하여 병소의 위치를 파악하고 인접치아 등의 해부학적 구조물을 고려하여 하악골 부분절제술의 안전 절제연을 설계하였다. 또한, 3D로 재구성된 하악골과 장골능의 병합을 통해 종양 변연부의 가상 절제에 따른 피판을 디자인하였다(Fig. 3). 디자인된 수술 계획에 따른 3D 프린팅 수술 가이드의 설계는 시안솔루션에서 진행하였으며 리컨이지콜라보 소프트웨어를 통한 협업이 이루어졌다. 절제 및 재건을 위한 3D 프린팅 수술 가이드의 제작을 통하여 수술 시간을 단축하고 수술의 정밀성을 높이고자 하였다(Fig. 3).

Fig. 3. (A) Mandible and squamous cell carcinoma lesion 3-dimensional (3D) models. Left: actual 3D printed model. Right: virtual planning 3D model with lesion extent (pink) and resection plane. (B) Iliac bone model and surgical guide design. Left: adaptation of the 3D printed surgical guide. Right: virtual planning model for iliac bone harvest. Blue indicates the surgical guide designed with cutting planes precisely matching the mandibular defect. (C) Surgical guide and reconstruction plan. Left: adaptation of the 3D printed surgical guide to the mandible model. Right: virtual reconstruction model. Yellow portion shows the surgical guide and purple shows the designed iliac bone flap.

수술

전신마취하에 수술을 진행하였다. 병소의 범위가 크고 접근이 힘든 후구치 부위를 포함하기 때문에 구순절개(lip split approach)를 계획하였다. Apron incision을 통하여 통상의 방법대로 Level Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ를 포함하여 선택적 경부림프절 절제술을 시행하였다. 이후 병소 부위 접근을 위해서 절개 부위를 구순부까지 연장하여 구순절개를 시행하였다. 노출된 병소 부위에 3D 프린팅 수술 가이드를 적합한 뒤 하악 좌측 제1, 2소구치(#34, 35) 및 병소 부위를 포함한 하악골 부분 절제술을 시행하였다(Fig. 4). 이후 지혈 및 절제된 병소의 변연에 대한 동결절편검사를 시행하였다.

Fig. 4. (A) After segmental mandibulectomy using 3-dimensional (3D) printed surgical guide. (B) Harvesting iliac bone flap using 3D printed surgical guide. (C) Mandibular reconstruction using iliac bone flap and 4-hole miniplates. (D) Surgical specimen.

좌측 장골 부위에서 DCIA를 포함하여 내복사근과 장골의 채취를 시행하였다. 장골의 채취는 외측면에 장골 채취용 3D 프린팅 수술 가이드를 적합한 뒤 미리 계획한 형태로 골절단을 시행하여 정확한 형태의 골피판을 형성하였다. 채취된 내복사근 및 장골능을 포함한 DCIA 복합피판을 하악의 결손부에 위치시킨 뒤 안면동맥 및 안면정맥과 9-0 미세봉합사를 이용한 미세혈관문합을 시행하였다. 장골 피판은 4-hole mini plate 네 개를 이용하여 잔존하악골에 고정시켰으며 내복사근 피판을 이용하여 연조직 결손부를 수복하고 봉합을 시행하였다(Fig. 4).

수술 후 관리

수술 후 비위관을 통한 식이 및 악간고정을 시행하였다. 공여부의 합병증을 예방하기 위해 보행 연습은 술 후 약 2주 후부터 이루어졌다. 술 후 5주 뒤 수술 부위의 충분한 회복 및 자가보행이 가능하게 되어 퇴원하였다.

결과

피판의 허혈시간 및 총 수술시간은 각각 43분과 605분이었다. 수술 후 피판의 울혈 또는 괴사, 감염, 구강 피부 누공, 혈종 등의 합병증은 없었다. 술 후 1년의 경과 관찰기간 동안 재발은 관찰되지 않았으며 이식된 장골과 하악골 사이의 자연스러운 골 유합이 이루어졌다. 이에 임플란트 식립을 통한 교합의 회복이 진행 중이다(Fig. 5).

Fig. 5. (A) Postoperative panoramic radiograph showing continuity between remaining mandible and grafted iliac bone flap. (B) Panoramic radiograph at 8 months postoperatively showing bone union between grafted iliac bone flap and remaining mandible. (C) Clinical photograph at 8 months postoperatively showing complete epithelialization of the internal oblique muscle flap. (D) Panoramic radiograph at 1 year postoperatively after implant placement.

하악골의 종양 절제술 후 재건은 기능과 심미성을 모두 고려해야 하는 복합적인 과정이다. 본 증례에서는 장골능과 내복사근을 포함한 DCIA 피판을 사용하고 VSP와 3D 프린팅 수술 가이드를 활용하여 이러한 목표를 달성하였다.

DCIA 피판의 해부학적 특성은 하악 재건에 여러 장점을 제공한다[15]. 하악 윤곽과 유사한 장골능의 자연스러운 곡선은 심미적 재건을 가능하게 하며, 풍부한 골량은 임플란트 식립을 용이하게 한다. 본 증례에서는 내복사근-장골 복합피판을 활용하여 구강 연조직을 재건하였는데, Bissinger [16]의 연구에 따르면, 내복사근을 이용한 구강 연조직 재건 시 근육의 이차적 위축으로 인해 임플란트 주변 조직이 평편해져 위생 관리가 용이하고 임플란트의 장기 생존율이 향상되는 것으로 보고하였다. 하지만 DCIA 피판은 다른 피판들에 비하여 혈관경의 길이가 짧기 때문에 수술 전 세심한 계획이 필요하며, 반하악 길이 이상의 재건이 필요한 경우에 사용이 힘들다는 한계점을 가지고 있다. 또한 걸음걸이 이상, 탈장 등의 공여부 합병증이 발생할 가능성이 있기 때문에 술 후 관리 시에 유의해야 한다. 본 증례에서도 술 후 5주간의 입원기간 동안 공여부 합병증의 발생 여부를 충분히 확인한 후 퇴원을 진행하였다.

최근에는 DCIA 피판을 이용한 하악 재건이 "Jaw In A Day (JIAD)" 개념으로까지 발전하고 있다. Shan [17]은 6명의 환자에서 재건과 동시에 임플란트를 식립하여 즉시 교합 회복을 달성했으며, 모든 증례에서 50 N/cm² 이상의 초기 안정성과 3개월 이상의 무합병증 경과를 보고하였다. 다만 이들은 모두 양성 종양 환자였으며, 본 증례의 경우 편평상피세포암종 환자로서 재발 가능성을 고려하여 1년간의 추적관찰 후 임플란트를 식립하였다.

Kang 등[18]도 하악의 재건과 관련된 증례보고에서 본 증례와 비슷한 재건 결과를 보고하였다. 하지만 하나의 이식골편으로 하악의 만곡도를 재현하고, 술 후 1년 뒤 세 개의 임플란트 식립으로 교합을 회복한 본 증례와는 달리 두 개의 장골편을 이용하였으며 이식과 동시에 네 개의 임플란트를 식립하여 교합의 회복을 도모하였다. 이는 병소의 특성 및 재건 부위의 위치 차이에서 나타난 수술 계획의 차이로 생각된다.

VSP와 3D 프린팅 수술 가이드의 활용은 정확한 하악 재건을 위해 필수적이다. Succo 등[19]이 컴퓨터 기반 하악 재건 방법을 체계화한 이후, 다양한 VSP 프로그램이 개발되었다. 본 증례에서는 국내 기업 시안솔루션의 Reconeasy-Collabo 클라우드 기반 협업 소프트웨어를 활용하여 실시간 디자인 수정이 가능했으며, 이는 수술 계획 수립 시간을 크게 단축시켰다.

그러나 VSP와 3D 프린팅 수술 가이드를 이용한 접근법에도 한계가 있다. VSP 수립을 위해서 술자는 관련 소프트웨서 사용 지식이 필요하며, 3D 프린팅 수술 가이드 제작을 위한 추가적인 비용과 시간이 소모될 수 있다. 또한 실제 수술 상황에서 마주칠 수 있는 다양한 돌발상황에 대한 대처가 어렵다는 점도 단점으로 작용할 수 있다. 예를 들어 실제 병소가 수술 계획 당시의 병소보다 커져 있어서 3D 프린팅 수술 가이드를 이용한 절단이 불가능한 경우도 존재한다. 본 증례에서도 실제 병소가 계획보다 컸으나, 다행히 근돌기 부위여서 재건에 큰 영향을 미치지 않았다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근에는 내비게이션 기반 수술이 연구되고 있다. Sozzi 등[20]은 비골 피판을 이용한 하악의 재건 수술에서 네비게이션시스템을 활용하였으며 주요 특징점에 대하여 0.06 mm에서 0.43 mm의 오차를 확인하였다. Shao 등[21]은 카데바를 이용한 augmented reality (AR) guide 연구에서 평균 1.36 mm의 오차를 확인하였다.

결론적으로 본 증례는 VSP와 3D 프린팅 수술 가이드를 활용한 DCIA 피판 재건술이 하악의 기능적, 심미적 재건에 효과적인 방법임을 보여주었다. 향후 내비게이션이나 AR 기술을 접목한다면 더욱 정확하고 예측 가능한 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

This research was funded by project for Industry-University-Research Institute platform cooperation R&D funded by Korea Ministry of SMEs and Startups in 2022(grant number: RS-2022-TI023679).

Seong-Yong Moon serves on the editorial board of the Oral Biology Research. But he has no role in the decision to publish this article. Except for that, no potential conflict of interest relevant to this article was reported.