턱 수술에서 환자 맞춤형 티타늄 플레이트의 3차원 프린팅: 파일럿 연구 (3DJP16)

플레이트 골접합술은 턱 수술에서 골격의 안정화를 유지하기 위한 기본 철학입니다. 수많은 브랜드 골접합 시스템을 사용할 수 있으며 대부분은 표준 구성 사양의 순수 티타늄 또는 티타늄 합금으로 만들어집니다. 일반적으로 이러한 티타늄 플레이트는 고정된 턱뼈의 3차원 윤곽과 더 잘 일치하도록 구부러지고 아치형이어야 합니다. 그러나 티타늄 판의 최적 굽힘은 때때로 특히 경험이 부족한 외과 의사와 복잡한 경우에 어렵고 시간이 많이 걸립니다. 과도하게 구부리면 잔류 응력이 시작되어 잠재적으로 티타늄 판(1)의 기계적 특성이 악화될 수 있습니다.

3차원(3D) 인쇄 또는 적층 가공은 컴퓨터 생성 디지털 파일에서 맞춤형 재료를 제작하는 데 잘 발달되어 있습니다. 최근 몇 년 동안 환자별 의료 임플란트의 3D 프린팅은 금속을 녹이고 장치를 추가로 성형할 수 있는 파우더 베드 퓨전(powder bed fusion)이라는 새로 등장한 기술과 함께 발전해 왔습니다(2). 2015년 9월, 중국의 혁신적인 3D 프린팅 고관절 보철물이 중국 식품의약국(National Food and Drug Administration)의 상업적 인증을 받았습니다. 2016년 2월, 세계 최초의 3D 프린팅 환자 맞춤형 티타늄 두개골/두안면 플레이트 임플란트가 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받았습니다. 그 외에도 많은 다른 인쇄 임플란트가 임상 연구에서 우수한 성능을 보여주었습니다. 이러한 인쇄된 의료용 임플란트는 주로 순수 티타늄 또는 Ti6Al4V 합금으로 만들어지며 피로 및 부식에 대한 저항성이 우수하고 가장 생체 적합성 있는 금속으로 간주됩니다(3). 개별화된 이미징 데이터에 의존하는 인쇄된 임플란트는 환자별로 다르며 해부학적 구조에 정확하게 적응합니다. 적층 가공은 궁극적으로 기존의 다단계 생산 작업과 다르기 때문에 특히 개별화된 케이스를 위한 복잡한 장치를 인쇄할 때 비용과 리드 타임을 줄일 수 있습니다. 임상 응용 분야에서 맞춤형 임플란트의 3D 프린팅은 외과 수술을 용이하게 하고 적용 기간을 단축하며 정확한 수복물을 개선할 것으로 기대됩니다(4). 의료 분야에 3D 프린팅 기술을 적용하면 맞춤형 의료를 향한 또 다른 주요 발전을 가져올 수 있을 것으로 예상됩니다(5). 앞으로 더 많은 맞춤형 의료 임플란트가 전 세계적으로 승인될 것입니다.

금속 적층 제조의 출현으로 3D 프린팅된 환자 맞춤형 티타늄 플레이트가 성공적으로 제작되었습니다. 2012년 Per Derand et al. 는 가상 디자인을 통한 이미징에서 절단 가이드 및 맞춤형 티타늄 재건 판의 제조와 비골 기반 하악 재건 수술에서의 유용성에 이르기까지 확립된 워크플로를 통해 3D 인쇄 티타늄 판의 첫 번째 적용을 보고했습니다. 미리 인쇄된 판은 수술을 용이하게 했고 이식된 뼈의 수술 후 정확도는 가상 계획(6)에 비해 보통이었지만 수술 시간을 약 30분 단축했습니다. 동시에 Leonardo Ciocca et al. 가상 계획(7)의 외과적 이식에서 수술 가이드 및 인쇄된 티타늄 재건 플레이트의 사용과 관련된 불연속 결함의 이차 하악 재건을 안내하는 컴퓨터 지원 설계 및 제조를 보고했습니다(7). 2013년 Simona Mazzoni와 Leonardo Ciocca et al. 7명의 하악골 재건 환자로 구성된 연구 그룹에 동일한 수술 프로토콜을 적용하고 대조군의 스테레오리소그래피 모델에서 표준 사전 도금 기술과 그 장점을 비교했습니다. 결과는 컴퓨터 보조 수술 프로토콜이 환자의 해부학적 윤곽을 재현하는 데 실행 가능하여 의사에게 더 나은 절차 제어를 제공하고 절차 시간을 줄이는 것으로 나타났습니다(8). 2015년 Simona Mazzoni et al. 교합 웨이퍼 없이 상악 재배치 수술에서 수술 절단 가이드와 티타늄 고정 플레이트를 제작하는 컴퓨터 지원 설계 및 제조 기술을 더욱 발전시켰습니다. 연구 결과, 수술 가이드와 고정 플레이트를 사용하여 가상 계획을 전달하는 데 높은 정확도를 확인했습니다(9).

문헌 검토에서, 턱 수술에 티타늄 고정 플레이트의 3D 프린팅 적용은 현재 이탈리아의 S Orsola Malpighi 병원의 상악안면외과와 스웨덴 룬드 대학의 구강악안면외과의 두 센터에서만 가능합니다(6 ,7). 출판된 예비 작업은 인쇄된 티타늄 판이 다소 부피가 크고 샘플 크기가 작았으며 아직 자격을 갖춘 무작위 통제 시험이 부족하지만 하악 재건 수술과 상악 악교정 수술을 촉진하는 데 3D 인쇄 티타늄 판의 가능성을 입증했습니다. 인쇄 및 기존의 티타늄 판. 의료 분야에서 급증하는 3D 프린팅 사용의 이점을 더 잘 활용하기 위해 당사는 특정 하중 상황에서 설계되고 턱의 해부학적 구조에 완벽하게 적응할 맞춤형 고정판을 인쇄하는 새로운 설계 및 제조 프로토콜을 개발할 것입니다. 환자를 기반으로 턱 수술에서 티타늄 고정 플레이트의 3D 프린팅 적용을 탐색하는 타당성 조사를 수행하는 것이 필수적입니다.