3D printed presurgical passive nasoalveolar molding designed with facial balance and the occlusal plane for cleft lip and palate infants
본 연구는 수직 및 수평적 불일치를 해결하기 위해 안면 및 치조 데이터를 통합하여 설계된 새로운 3D 프린팅 기반 수술 전 비치조 성형 프로토콜이 CT 촬영 없이도 일측성 구순구개열 영아의 안면 대칭성과 치조 정렬을 효과적으로 개선함을 입증한다.
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아기가 구순구개열을 가지고 태어날 때, 상악의 틈은 단순히 피부 조각이 빠진 것이 아니라 입의 양측이 서로 떨어져 있고 종종 서로에 대해 위나 아래로 어긋나 있는 구조적 불균형을 의미합니다. 외과의가 입술을 봉합하기 전에, 치과 교정 전문의들은 종종 아기의 입 안에 맞춤 제작된 플라스틱 판을 넣어 벌어진 잇몸 능선을 서로 가까워지도록 부드럽게 밀어냅니다. '수술 전 비구치조골 성형(presurgical nasoalveolar molding)'이라고 알려진 이 과정은 치아를 정렬하고 코의 모양을 잡아주어, 향후 수술을 더 쉽게 만들고 최종적인 모습이 더 대칭적이 되도록 돕습니다. 그러나 지속적인 과제가 남아 있었습니다. 이 판들은 양측을 가로 방향으로 모으는 데는 탁월하지만, 양쪽 턱의 수직 높이 차이를 해결하는 데는 종종 실패한다는 점입니다. 만약 한쪽 턱이 다른 쪽보다 높게 위치하면, 이는 전체적인 교합과 얼굴을 기울게 만들어, 훗날 인생에서 큰 수술을 필요로 하는 복잡한 문제들을 초래할 수 있습니다.
오사카 대학교의 연구팀은 디지털 기술을 사용하여 이러한 특정 수직 불균형을 해결하는 새로운 방법을 개발했습니다. 연구진은 아기 입의 물리적 모델에만 의존하는 대신, 아기의 얼굴 3D 스캔과 입 내부의 3D 스캔을 결합한 통합 디지털 지도를 만들었습니다. 이 두 가지 뷰를 병합함으로써, 연구진은 신생아를 CT 스캔의 방사선에 노출시키지 않고도 판단하기 어려운 부분인, 턱뼈가 두개골과 어떤 관계를 맺고 있는지 정확하게 볼 수 있었습니다. 이 결합된 지도를 사용하여 연구팀은 컴퓨터상에서 가상 수술을 수행했습니다. 그들은 벌어진 턱 조각들을 얼굴에 대해 완벽하게 균형 잡힌 위치가 될 때까지 디지털 방식으로 위, 아래, 왼쪽, 오른쪽으로 움직였습니다. 이 이상적인 디지털 계획을 바탕으로, 연구진은 일련의 맞춤형 플라스 de 판을 3D 프린팅하여 설계했습니다. 이 판들은 영아들이 단계적으로 착용하게 되며, 입술 수술이 이루어지기 전 턱을 올바른 위치로 점진적으로 유도하기 위해 몇 주마다 새 판으로 교체되었습니다.
이 연구는 이 질환을 가진 12명의 영아를 추적 관찰하며, 치료 시작 전과 입술 재건 수술 직전의 얼굴과 턱을 측정했습니다. 결과는 이 디지털 접근 방식이 수직 높이 차이를 성공적으로 교정했음을 보여주었습니다. 치료 전에는 결함이 있는 쪽의 턱 조각이 특히 견치(송곳니) 부위와 상악 뒷부분에서 다른 쪽보다 현저히 높게 위치해 있었습니다. 치료 후에는 이러한 높이 차이가 절반 이상 줄어들어 양측이 훨씬 더 잘 정렬되었습니다. 또한 이 치료는 턱의 가로 위치를 유의미하게 개선하여 결함 쪽을 중심부로 더 가깝게 가져왔으며, 윗입술의 기울기도 바로잡았습니다. 이 치료가 상하 및 좌우 정렬을 고치는 데는 매우 효과적이었지만, 연구진은 턱 조각이 앞뒤로 얼마나 떨어져 있는지에 대해서는 유의미한 변화를 주지 못했다고 언급했습니다.
연구진은 결함이 있는 쪽의 턱이 자연적으로 세 가지 방향으로 변위되어 있다는 것을 발견했습니다. 즉, 건강한 쪽보다 더 높고, 더 옆으로 치우쳐 있으며, 더 뒤쪽에 위치해 있었습니다. 그들의 디지털 시뮬레이션은 높이와 좌우 위치에 대한 정밀한 교정을 계획할 수 있게 해주었고, 실제 물리적 판이 이를 실행했습니다. 연구는 턱의 폭이 평균 거의 12mm에서 약 3mm로 극적으로 줄어들었음을 확인했으며, 이 과정에서 전체 턱 활(jaw arch)을 너무 꽉 조이지 않았습니다. 결정적으로, 턱의 불균형을 따르던 입술 끝의 기울기도 눈에 띄는 기울기에서 거의 수평인 상태로 이동하며 유의미하게 개선되었습니다. 연구팀은 이러한 수직 및 수평 불균형을 조기에 해결함으로써, 청소년기의 복잡한 교정 수술 필요성을 줄이고 향후 골 이식 절차를 더 용이하게 할 수 있다고 제안합니다.
이 작업은 이러한 초기 치료가 어떻게 계획되는지에 대한 패러다임의 변화를 나타냅니다. 이전에는 이러한 성형 판의 설계가 치아와 잇몸의 형태에만 기초하여, 해당 부위가 얼굴의 더 큰 구조 내에서 어떻게 자리 잡고 있는지는 무시되었습니다. 연구진은 얼굴 골격을 계획 과정에 통합함으로써, 침습적인 영상 촬영 없이 해결하기 어려웠던 유형의 변형을 교정할 수 있었습니다. 이 연구는 이 새로운 방법을 기존 방식과 직접적으로 비교 대조하는 대조 시험을 수행하지 않았으므로, 전통적인 기술보다 우월한 정도가 어느 정도인지는 더 광범위한 연구를 통해 확인되어야 합니다. 그러나 데이터는 이 디지털 시뮬레이션 유도 접근 방식이 얼굴에 대한 턱 조각의 재정렬을 효과적으로 수행할 수 있음을 명확히 보여주며, 구순구개열을 가지고 태어난 영아들에게 더 나은 대칭성을 제공하는 유망한 길을 제시하고 있습니다.
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