상악골 이동 확인을 위한 악교정 수술에서의 3차원 위치 추적 시스템

Abstract

[한글]악교정 수술에서 상악골의 미세한 위치 변화는 얼굴의 큰 변화를 가져올 수 있다. 수술 중 상악골의 이동은 중간 장치(intermediate wafer)를 기준으로 시행하고, 구강 내, 구강 외 계측 방법으로 확인한다. 그러나 개인 차가 큰 하악골의 움직임(회전 중심, 악관절 상태 등)과 중심위(central relation) 를 재현하여 3차원적인 상악골 이동을 추적, 확인하는 것은 매우 어렵다. 그래서 현재는 이를 평가하는 수단으로 외과의의 느낌 등이 계측치 측정과 함께 이용되어 주관적 요소가 비교적 강하게 작용한다. 수술 중 상악골의 움직임을 3차원적으로 확인하는 새로운 방법으로 광학식 스테레오 카메라 시스템(MicronTracker, Claron Technology)을 악교정 수술에 적용하였다. 수술 전 후 상악골의 위치를 3차원적으로 추적하여 수술계획과 일치하는지를 평가하고자 하였다. 악교정 수술에 적용하기 위하여 필요한 조건을 확인하고 악골 모형을 이용한 실험 후 악교정 수술에의 적용하여 다음과 같은 결과를 얻었다.1. 위치 추적을 위하여 사전에 카메라 보정 및 추적기의 디자인 변경을 시행하고, 추적 대상과 카메라의 거리를 1000mm 이내로 위치시켜 연속 측정값의 평균값을 이용하면 추적 결과의 정확성을 향상시킬 수 있다.2. 조명이 밝을 경우, 반사에 의해 시스템 마커(marker)의 인식율이 약 10%정도 감소한다. 조명이 어두울 경우 게인(gain) 값의 증가로 인하여 지터(jitter)가 증가할 수 있으나, 수술실 조명 조건에서 지터의 증가는미미하다.3. 악골 모형의 단순 위치 변경 실험에서 시스템으로 기록 후 정합하여 위치 추적하였을 때, 기준점에서 평균 0.28mm, 추적점에서 0.64mm 의 오차를 보였다. 또 악골 모형의 상악골을 모의 수술하며 추적하였을 때 레이저 스캔 결과와 비교하면 평균 0.69mm 의 오차를 보였다.4. 악교정 수술에 적용한 결과 기준점 정합 시 평균 1.66 mm, 상악골의 추적점 정합 시 평균 4.24 mm 의 오차를 보였다. 이 오차는 적절한 환자 머리 고정 방법과 변경된 디자인의 추적기를 사용하여 감소시킬 수 있다.앞으로 삼차원 컴퓨터 단층 촬영 영상과의 결합이나 검증, 소프트웨어 개발 등을 통하여 악교정 수술에 영상 안내 수술(image-guided surgery)를 도입하는 방향의 연구가 진행되어야 할 것이다.

[영문]Delicate procedure is very important in orthognathic surgery. A small

alteration of the maxillary position would make in larger changes of the final result. Although extra-oral and intra-oral measurement had been used for the measurement of vertical maxillary position, there were limitations in precise evaluation of the three dimensional changes. Also, the conventional method for the horizontal changes using the intermediate wafer and the range of mandibular movement is considered unpredictable due to limitation of the reproducibility of the centric relation by hand manipulation of the surgeon.

Therefore, author tried to establish the precise three dimensional position of the maxilla by using the MicronTracker during orthognathic surgery. The purpose of this study was to evaluate the accuracy and clinical applicability of the MicronTracker in precise tracking of maxillary position during

orthognathic surgery. The experimental results are as follows.

1. Jitter can be decreased by camera calibration, modification of tracking tool, and camera setting with proper distance to maxilla.

2. The detection rate of the MicronTracker decreases by light reflection if the operation light is too bright.

3. In experiments with rapid prototyping model, total registration errors of simple positional movement were 0.28mm(reference points) and 0.64mm(tracking points). Total registration error of model surgery was 0.69±0.47mm.

4. In orthognathic surgery, total registration errors were

1.66mm(reference points) and 4.24mm(tracking points). This error

could be decreased by firm fixation of the patient’s head and by

repeated measurements.

5. MicronTracker can be an available for the precise tracking of the maxillary position during orthognathic surgery.