심하게 손상된 두개골과 왼쪽 눈 주변 골조직에서 상처같은 조직이 정상적인 골을 대체하여 자라는 골질환인 섬유이형성증으로 고통받던 15세의 르완다 소녀 Rachel Uwimana의 얼굴에서는 이제 희망을 볼 수 있습니다.

인간에 대한 연민, 수술 기술과 3D Systems의 VSP(Virtual Surgical Planning) 및 3D 프린팅 등의 진보된 기술 덕분에, Rachel은 이제 쉽게 웃고 미소를 지으며 몇 년 전에는 불가능했던 반응을 보일 수 있습니다.

새로운 시작

Rachel은 처음에는 르완다에서 섬유이형성증으로 치료를 받았습니다. 의사는 신체 적응에 실패한 임플란트를 포함하는 수술을 했으며 결국 임플란트와 비강이 접촉하여 감염을 일으켰습니다. 

그녀는 텍사스 주 오스틴에 있는 Dell Children 's Medical Center의 Global Health 부문 이사인 Ric Bonnell 박사의 관심을 끌었습니다. Dell Children's Medical Center는 미국 최대의 비영리 건강 시스템인 Ascension에 소속되어 있습니다. Bonnell은 의료 혜택이 필요한 아동을 돕는 비영리 프로그램인 Africa New Life Ministries와 제휴하여 Rachel을 오스틴으로 데려왔습니다. 

Dell Children's에서 실시된 Rachel의 첫 수술은 두개 안면 성형외과 의사인 Raymond Harshbarger 박사, 콜로라도 주 덴버 소재의 Healthcare Technology Center에 있는 3D Systems 팀, 신경외과의 Timothy George 박사, 감염 질환 전문의 Coburn Allen 및 전문가로 구성된 지원 팀의 협력을 통해 실시되었습니다.

수술 시뮬레이션

Harshbarger 박사는 가상 계획을 조기에 채택한 사람으로, 2000년대 초반에 최초로 3D 기술을 사용하여 복잡한 수술 계획을 수립했습니다. 그는 현재 3D Systems Healthcare Technology Center가 된 조직과 2009에 협력하기 시작했으며 그 후 VSP(Virtual Surgical Planning)과 3D 프린트된 모형 및 가이드 도구를 사용하여 수백 건의 수술을 수행했습니다.

"Rachel의 상태는 매우 복잡했습니다."라고 Harshbarger 박사는 말합니다. "3D Systems Virtual Surgical Planning을 통해 최종 계획을 세우기 전에 다양한 접근법을 시도할 수 있었습니다."

2015년 3월 하순에 실시된 첫 수술에는 르완다에서 받았던 수술에서 발생한 넓은 골시멘트 영역 제거, 감염된 전두동 치료, 섬유이형성 절제술, Rachel의 허벅지에서 채취한 조직을 사용한 연조직 재건 및 골격 재건술이 포함되었습니다.

3D Systems는 Rachel의 CT 스캔 데이터를 사용하여 Harshbarger 박사 및 나머지 수술팀과의 웹 회의를 통해 수술 절차를 계획하고 수술대에서 실시할 골 절개를 디지털 방식으로 시뮬레이션했습니다.

환자별 수술 도구

3D Systems는 첫 번째 수술을 위해 ProX® 광조형 기술(SLA)을 사용하여 외부 골을 제거한 후의 Rachel의 두개골 모양을 보여주는 모형을 프린트했습니다. 

수술 가이드 템플릿 2개도 제작되었습니다. 하나는 Harshbarger 박사가 Rachel의 안와 부위를 보호하기 위해 환자별로 제작된 임시 티타늄 메시의 위치 결정에 도움을 주었고, 다른 하나는 Rachel의 두개골에서 제거해야 하는 과도하게 자란 뼈를 표현했습니다.

복잡성 처리

첫 번째 수술로부터 5개월 후에 실시된 두 번째 수술에서, Harshbarger 박사는 대칭을 맞추기 위해 Rachel의 광대뼈, 이마 및 안와 위치를 재배치했습니다. 3D Systems는 Harshbarger 박사와 함께 Virtual Surgical Planning을 다시 한 번 수행하여 3D 프린트된 두개골 모형, 마킹 및 위치 결정 가이드와 템플릿을 제작했습니다.

"위치 결정 템플릿은 Harshbarger 박사가 맞춤식 PEEK 임플란트가 설계대로 배치되도록 골격에 참고 표시를 하는 것을 돕도록 설계되었습니다." 라고 3D Systems의 VSP 재건 서비스를 총괄하는 Mike Rensberger가 말했습니다. 

PEEK는 KLS Martin이 환자별 두개골 임플란트를 만들 때 사용하는 고강도 플라스틱인 폴리에테르 에테르 케톤을 의미합니다. Rachel의 경우, 2-피스 임플란트는 이마의 두개골과 안와를 둘러싼 둥근 영역 및 상부 광대뼈를 덮습니다.

KLS Martin의 CT 기반 임플란트 전문가인 Tirth Patel은 "이 설계를 제작하며 겪었던 문제는 수술 중 이식할 수 있도록 기능적, 심미적으로 정확한 외형을 제작해야 한다는 것이었습니다."라고 말했습니다.

Patel은 "3D Systems는 Harshbarger 박사와 긴밀하게 협력하여 뼈의 정확한 움직임을 계획했습니다" 라며 "우리는 3D Systems에게서 디지털 파일을 받아 Harshbarger 박사가 이마 표면을 매끄럽게 하기 위해 임플란트를 완벽하게 배치하도록 도울 수 있는 맞춤형 설계를 제작했습니다."라고 말했습니다.

Harshbarger 박사는 "임플란트가 내려와서 새 위치로 이동한 광대뼈에 직접 맞물려야 하므로 그 복잡성이 매우 컸습니다."라고 말했습니다. "한 치의 오차도 허용되지 않았습니다. 광대뼈는 매우 정확하게 이동했으며 임플란트에 완벽하게 맞물렸습니다.

"3D Systems에서 제공한 Virtual Surgical Planning 및 3D 프린트된 모형, 가이드 및 템플릿을 통해 이러한 정확도가 가능했습니다."

두 번째 수술은 성공적이었으며 Rachel의 두개골 재건술에 존재하던 주요 문제가 해결되었습니다. Harshbarger 박사는 조직 이식으로 인한 피부 색차를 보정하고 Rachel의 두피 부위를 확장하기 위해 향후 성형수술을 제안했습니다.

희망에서 기회로

두 번째 수술을 받고 약 한 달 후, Ascension의 회원인 Seton Healthcare는 워싱턴애서 열릴 Francis 교황의 미국 의회 연설에 참석할 사람으로 Rachel을 선택했습니다. 그녀는 오스틴에서 머무르는 동안 호스트 엄마 역할을 했던 Dell Children's Medical Center의 사례 관리자인 Dee Brosnan과 함께 여행했습니다.

Francis 교황의 연설은 국제 협력을 통해 희망을 전파하는 것에 중점을 두었으며 이는 Rachel에게 아주 적합한 주제였습니다. 

"우리는 희망을 재건하고 잘못을 정정하고 약속을 지키며 개인과 인간의 삶의 질을 높이는 것을 목표로 노력해야 합니다. 우리는 공동의 이익을 위해 아낌없이 협력하면서 새로운 형제애와 연대의 정신으로 함께 전진해야 합니다."

2016년 봄, 레이첼은 Brosnan과 함께 살며 오스틴 소재 국제 고등학교에서 영어를 배우고 있습니다. 그녀의 계획은 6월까지 오스틴에 머물며 학교를 마친 다음 신체적, 정신적, 감정적으로 완전히 달라진 사람이 되어 고향인 르완다의 집으로 돌아가는 것입니다.