Joint-preserving limb salvage with custom 3D-printed porous titanium cage after resection of proximal tibial malignant mesenchymal sarcoma: a case report and systematic literature review
본 증례 보고 및 체계적 문헌 고찰은 맞춤형 3D 프린팅 다공성 티타늄 케이지를 사용하여 근위 경골 악성 중간엽 육종의 성공적인 관절 보존 재건을 입증하며 12개월 시점에서 안정적인 결과를 달성하였으나, 그 내구성을 검증하기 위한 추가적인 장기 연구의 필요성을 강조한다.
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암세포가 든 종양이 뼈 내부에서 자랄 때, 외과의들은 어려운 선택에 직면한다. 암을 완전히 제거하기 위해 뼈 전체를 절제할 것인지, 아니면 자연적인 구조를 최대한 보존할 것인지의 문제다. 무릎 바로 아래, 정강이뼈 상부에서는 이 결정이 특히 중요하다. 이 부위는 몸의 무게를 지탱하며 무릎이 구부러지고 회전할 수 있게 해준다. 만약 종양을 제거하더라도 자연적인 관절 표면이 건강하게 남아 있다면, 의사들은 무릎을 금속 인공 관절로 교체하는 대신 무릎을 보존할 수 있다. 하지만 제거된 뼈가 남긴 빈 공간을 채우는 것은 복잡한 공학적 과제다. 새로운 재료는 즉각적으로 신체의 무게를 견딜 만큼 강해야 하면서도, 시간이 흐름에 따라 환자의 실제 뼈가 그 안으로 자라 들어올 수 있을 만큼 다공성(구멍이 많은 구조)이어야 한다. 수십 년 동안 외과의들은 표준 금속 대체물이나 기증된 뼈에 의존해 왔지만, 이러한 옵션들은 불규칙한 빈 공간에 완벽하게 들어맞지 않거나 신체의 자연 조직과 통합되는 데 어려움을 겪는 경우가 많았다.
칭다오 대학교 부속 병원의 외과 팀은 최근 오른쪽 정강이뼈에 희귀하고 공격적인 암을 앓고 있는 43세 남성을 위해 다른 길을 탐색했다. 환자는 3개월 동안 악화되는 통증을 경험해 왔다. 스캔 결과, 작은 자두 크기 정도의 파괴적인 병변이 발견되었으며, 이는 뼈의 내벽을 뚫고 나와 주변 연조직으로 밀고 들어온 상태였다. 생검 결과, 결합 조직에서 발생하는 암의 일종인 악성 중간엽 종양으로 확인되었다. 종양이 신체의 다른 부위로 전이되지 않았고 무릎 관절의 상단 표면이 손상되지 않았기 때문에, 의료진은 관절 보존 수술을 시도하기로 결정했다. 그들의 목표는 질병이 있는 뼈 부분을 잘라내고, 환자의 자연스러운 무릎을 유지하면서 새로운 뼈 성장의 지지대 역할을 할 맞춤형 장치로 교체하는 것이었다.
이를 달ern하기 위해, 외과의들은 환자 맞춤형 임플란트를 제작할 수 있는 기술을 활용했다. 환자의 다리를 촬영한 상세한 3차원 영상을 사용하여, 그들은 다공성 티타늄으로 만든 속이 빈 케이지(cage)를 설계했다. 이 재료는 뼈의 자연스러운 질감을 모방한 스펀지 같은 구조로 제조될 수 있어, 고체 금속보다 신체가 더 쉽게 받아들일 수 있도록 하기 위해 선택되었다. 설계에는 골 이식 재료를 담을 중앙 공동(cavity)과 추가적인 안정성을 위해 금속판을 부착할 특정 지점들이 포함되었다. 임플란트는 레이저를 이용해 층층이 쌓아 올리는 방식으로 출력되었으며, 제거될 뼈의 모양과 일대일로 정확히 일치하도록 제작되었다.
수술 자체는 정밀한 작업이었다. 의료진은 암세 세포가 남지 않도록 건강한 조직의 여유분을 포함하여 종양이 있는 뼈 부분을 제거했다. 그 후, 환자의 고관절에서 채취한 본인의 뼈와 기증된 뼈의 혼합물을 맞춤형 티타늄 케이지에 채워 넣었다. 이 혼합물이 케이지 안에 삽입된 후 다시 다리 안으로 들어갔다. 신체가 치유되기 시작하는 동안 모든 것을 단단히 고정하기 위해, 케이지 외부와 남은 뼈에 잠금 금속판을 나사로 고정했다. 전체 과정은 3시간이 소 소요되었으며, 환자의 출혈량은 약 200밀리리터로 비교적 적었다.
그 후 몇 달 동안 환자는 잘 회복되었다. 3개월째에 그는 제한 없이 서거나 스쿼트를 할 수 있었고, 무릎은 자유롭게 움직였다. 1년이 되는 시점에 실시한 추적 검사 결과, 임플란트는 안정적으로 유지되었으며 느슨해지거나 위치가 변하는 징후는 없었다. 케이지 내부의 골 이식물은 주변 조직과 통합되는 것처럼 보였으며, 암이 재발하거나 전이된 증거도 없었다. 환자의 기능적 결과는 매우 우수했으며, 사지 기능 및 삶의 질을 측정하는 표준 척도에서 30점 만점에 27점을 기록했다. 감염, 상처 합병증 또는 임플란트의 기계적 결함도 발생하지 않았다.
이 사례는 신중하게 선별된 환자의 경우, 무릎 관절을 희생하지 않고도 3D 프린팅된 맞춤형 케이지를 사용하여 악성 종양을 제거하고 사지를 재건하는 것이 가능하다는 것을 보여준다. 이 접근법은 금속 임플란트의 즉각적인 강도와 골 이식의 생물학적 잠재력을 결합한 것이다. 그러나 저자들은 이것이 하나의 사례일 뿐, 최종적인 결론은 아니라는 점을 주의 깊게 명시하고 있다. 1년 후의 결과는 유망하지만, 이 방법의 장기적인 내구성은 앞으로 지켜봐야 한다. 이 기술이 기존의 방식보다 우수한지, 혹은 수년 후에 나타날 수 있는 위험을 안고 있는지 확인하기 위해서는 더 많은 환자를 대상으로 한 대규모 연구와 더 긴 추적 관찰 기간이 필요하다. 현재로서는, 이 성공적인 수술이 까다로운 암과 싸우면서 동시에 사지를 보존해야 하는 복잡한 과제에 직면한 외과의들에게 새로운 선택지를 제공하고 있다.
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