눈 주위를 둘러싼 뼈(안와)가 충격을 받아 부러졌을 때 환자 맞춤형 3차원(3D) 인공뼈를 이용하면 합병증 없이 골전 전 모습 그대로 재건이 가능하다는 연구 결과가 나왔다.
사호석 서울아산병원 안과 교수 연구팀은 2019~2021년 한쪽 안와골절로 3D 프린팅 기반 인공뼈 삽입 수술을 받은 환자 40명의 6개월 후 경과를 분석한 결과 골절됐던 안와의 부피와 형태가 정상측 안와와 거의 유사한 수준으로 복원됐다고 11일 밝혔다.
안와골절은 눈 주위를 둘러싼 뼈가 외부 충격에 의해 골절된 상태다. 정확히 복원하지 않을 경우 안구함몰, 복시와 같은 합병증이 발생할 수 있다.
연구팀이 컴퓨터단층촬영(CT) 검사를 통해 골절된 안와와 정상측 안와의 조직 부피 비율을 비교한 결과 수술 전 109.0%에서 수술 후 100.6%로 감소했다. 이는 수술 전 골절된 안와 조직의 평균 부피가 정상 안와보다 9% 컸으나 수술 6개월 후에는 양측이 거의 동일해졌다는 의미다. 골절된 안와와 정상쪽 안와의 형태적 유사성을 알 수 있는 지표인 ‘RMS 유사 거리’ 역시 수술 전 3.426㎜에서 수술 후 1.073㎜로 크게 줄었다.
하벽(19건)과 내벽(9건) 또는 하벽과 내벽 중복(12건)으로 이뤄진 안와골절 수술 40건 중 출혈, 염증, 인공뼈 이동과 같은 합병증은 단 한 건도 발견되지 않았다. 환자들이 수술 전 갖고 있던 안구함몰이나 복시, 외안근 운동 제한 등의 합병증 증상은 6개월 내에 모두 소실됐다. 맞춤 인공뼈 삽입에 걸리는 시간은 평균 19.8초였다.
기존에는 안와골절로 재건이 필요할 때 평면 형태로 대량생산되는 인공뼈를 수술 도중 수작업으로 재단해 환자에게 삽입했다. 그로 인해 수술 시간이 길어질 뿐만 아니라 수술 정확도가 떨어져 합병증 위험이 증가하는 문제가 있었다.
연구팀은 안와골절 재건의 정확도와 안전성을 높이기 위해 국내에선 처음으로 3D 프린팅 기술을 도입했다. 안와골절이 발생한 각 환자의 CT 데이터를 바탕으로 3D 모델링을 진행하고, 골절 크기와 모양을 정확히 재현한 3D 가이드 또는 인공뼈를 제작해 수술에 적용하는 방식이다. 이번 연구에서는 3D 프린터를 이용해 폴리카프로락톤(PCL)과 베타-삼칼슘인산염(β-TCP)을 혼합한 생분해성 소재의 인공뼈를 제작한 다음 골절 부위에 삽입하는 방식이 쓰였다. 환자 맞춤형 인공뼈를 사용하면 수술 중 인공뼈를 여러 번 자르거나 변형할 필요가 없어 수술 시간을 단축할 수 있다. 집도의의 숙련도에 의존하지 않아도 돼 일관된 수술 결과를 예측할 수 있다. 이러한 우수성을 인정받아 2023년 혁신의료기술로 선정되기도 했다.
사호석 교수는 "안와골절 재건 시 3D 프린팅 기술 기반의 환자 맞춤 인공뼈를 사용하면 기존 방식보다 정확하고 안전한 수술이 가능하다”며 “그동안 치료가 어려웠던 안와 골절 환자와 초기 수술이 잘못돼 합병증을 가진 채로 수년이 지난 환자들도 충분히 재건이 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 네이처(Nature)가 발행하는 SCI급 국제학술지 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)' 최근호에 실렸다.
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