1) 견관절

견관절 주위 골절에서의 3차원 프린팅 기술의 응용은 견봉, 쇄골 그리고 상완골 근위부 골절에서 보고 및 연구되었다. Beliën 등4)은 견봉 골(os acromiale) 치료 및 견봉 골절에서 3차원 프린팅 모델을 이용하였다. 수술 전 개별 환자의 CT 영상을 이용하여 견봉을 출력한 뒤 출력한 모델에 금속판을 조작하여 맞춘 뒤(prebending) 수술 시 적용하였다. 총 5예를 보고하였고 5예 모두 치유를 획득하였으며 수술 시간의 감소를 보고하였다. 또한 출력된 모델을 이용하여 의료진의 교육뿐 아니라 환자 교육에도 이용할 수 있음을 보고하였다.

쇄골은 독특한 3차원적인 이중 곡선을 가진 뼈로서 개개인 마다 형태가 다양한 것으로 알려져 있다.5) 이러한 이유로 수술 중 금속판의 구부림 등 재조정이 필요한 경우가 많다. Jeong 등6)은 3차원 프린팅 모형을 이용하여 수술 전 금속판을 적용하여 모형에 맞게 재조정을 하였고 수술 중 골절을 정복 후 미리 조정한 금속판을 고정하는 방법을 보고하였다. 3차원 프린팅 모형을 이용함으로써 최소 침습적으로 수술을 진행할 수 있었고, 정확한 위치에 금속판을 고정할 수 있었으며 연부조직 손상을 최소화 할 수 있었다. Kim 등7)은 쇄골 골절 환자의 분쇄 정도가 심한 경우에 3차원 프린팅을 적용하였다. 양측 쇄골 CT를 촬영한 뒤, 수상하지 않은 반대편 영상을 이용하여 거울 상 영상 기법(mirror imaging)을 통해 수상한 부위의 수상 전 쇄골 3차원 모델을 출력하였고, 이 3차원 모델을 이용하여 수술 전 계획 및 금속판의 재조정을 시행하였다(Fig. 1). 분쇄 정도가 심하여 정복하기 어려운 쇄골 골절의 경우에 골절 부를 노출시키지 않고 미리 재조정한 금속판을 최소 침습 기법으로 고정하였으며, 총 7예 모두에서 골유합을 얻을 수 있었다.

Figure 1
Prebending technique for comminuted clavicle shaft fracture. (A) Identifying the plate at the optimal location on the 3D-printed clavicle model. (B) Placing the plate at the optimal location after prebending. (C) Preoperative anteroposterior (AP) radiograph of an 80-year-old woman who sustained a comminuted left midshaft fracture. (D) Postoperative AP radiograph using a prebent plate.

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근위 상완골 골절은 어긋나지 않거나 안정된 골절의 경우 보존적 치료로 좋은 임상결과를 기대할 수 있으나 분쇄 골절이 동반된 복잡한 골절의 경우 수술적 치료가 요하며 치료하기 어려운 골절 중 하나이다. 특히 고령화 사회로 접어들면서 분쇄골절이 동반된 근위 상완골 골절의 빈도는 증가하고 있다.8) You 등9)은 3분절과 4분절 근위 상완골 골절 환자에서 3차원 프린팅을 이용하여 골절된 근위 상완골을 출력하였다. 출력된 모델을 이용하여 진단 및 수술 전 진단 그리고 가상 수술을 진행한 군과 3차원 모델 없이 수술을 진행한 군을 비교한 결과 수술 시간이 약 15분 단축되었고, 실혈량 감소 그리고 수술 중 방사선 조사의 감소가 모두 유의한 차이를 보였다. Li 등10)은 근위 상완골 골절에서 3차원 프린팅 적용의 유용성에 대해 메타 분석을 시행하였다. 총 9개의 연구에서 230예의 3차원 프린팅이 적용된 수술 군과 251예의 고식적 수술적 치료 군을 비교 분석하였고, 통계적으로 유의한 수술 시간의 감소, 실혈량 감소, 골유합 까지의 시간 단축, 수술 중 방사선 노출 감소 그리고 임상 결과의 향상을 보고하였다. Wang 등11)은 근위 1/3 간부 골절에서 3차원 프린팅을 이용하였다. 3차원 프린팅을 이용하여 반대편 상완골 영상을 거울상 영상 기법을 통해 골절 모델을 만든 뒤 긴 해부학적 잠김 금속판을 적용한 후 비트는 방식을 통해 수술 전 금속판 조정을 하였으며 이 금속판을 이용하여 최소 침습 고정술을 시행하였다. 이를 시중에서 구할 수 있는 인조골(saw bone)을 이용한 금속판 조정 군과 비교하였으며 3차원 프린팅 모델을 이용한 군에서 통계적으로 유의한 수술시간 단축 및 실혈량의 감소를 보고하였다(Fig. 2). Chen 등12)은 3분절과 4분절 근위 상완골 골절 환자에서 가상현실 기반 기술을 이용한 군, 3차원 프린팅 모델을 이용한 군, 그리고 고식적 수술 군을 비교하였고, 가상현실기반 기술과 3차원 프린팅 모델을 이용한 군에서 고식적 수술을 시행한 군과 비교 시 통계적으로 유의한 더 좋은 임상결과를 보고하였다. 3차원 프린팅은 상완골 골절의 치유뿐 아니라 연구에도 사용이 되는데, Kim 등13)은 상완골 근위 부 골절 시 사용하는 해부학적 고정 금속판이 상완골 근위부에 정확히 맞지 않음을 보고하였다. 단순 방사선 영상을 이용하여 해부학적 금속판이 적용되는 부위의 각도로 새로운 측정 지표인 외측 각도(lateral angle)를 제시하고 외측 각도와 상용 중인 해부학적 고정 금속판의 꺾임 부위의 차이를 보고하였다. 외측 각도와 해부학적 고정 금속판의 꺾임 부위의 차가 가장 큰 상완골 3차원 프린팅 모델을 출력하고 골절을 재현 한 뒤 실제로 해부학적 고정 금속판을 고정 시켜 골절의 내반 혹은 외반 정복됨을 증명하였다.

Figure 2
Prebending technique for proximal one-third humerus fracture. The plate was twisted and placed in the optimal location on a 3D-printed proximal humerus model. (A) Plate applied on a 3D-printed proximal humerus model. (B) The plate was twisted and placed in the optimal location on the model. (C) Preoperative anteroposterior (AP) radiograph of a 78-year-old woman who sustained a proximal one-third humerus fracture. (D) Postoperative AP radiograph after minimally invasive plate osteosynthesis (MIPO) using a prebent plate. (E) Union was observed on postoperative 6 months AP radiograph.

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2) 주관절

상지 골절 중 치료하기 어려운 것으로 알려진 원위 상완골 과간 골절에 대해서도 3차원 프린팅이 유용하게 사용된다. Shuang 등14)은 AO 분류 C3의 과간 분쇄 골절 환자에 대해 3차원 프린팅을 이용하여 골절 모델을 만든 뒤 이를 이용하여 수술 전 계획을 수립하고 환자 맞춤형 기구를 출력하여 환자에 적용하였다. 3차원 프린팅 모델 및 환자 맞춤형 골유합 판(osteosynthesis plate)을 출력하여 사용한 환자 군에서 고식적 골절 수술을 시행한 군과 비교 시 통계적으로 유의미한 수술 시간 감소를 보고하였으나 골절의 치유 및 임상 결과는 차이가 없었다. Yang 등15) 또한 과간 골절을 포함한 주관절 골절에서 3차원 프린팅 모델을 이용한 골절 치료에 대해 보고를 하였고, 3차원 프린팅 모델이 충분히 해부학적 특성을 재현할 수 있으며 수술 자로 하여금 수술 계획 수립에 도움을 주고 환자와의 의사 소통에 이용될 수 있는 장점이 있음을 보고하였다.

3차원 프린팅은 주관절의 절골 술에도 사용된다. Zhang 등16)은 내반 주 변형 환자에게 3차원 프린팅을 이용하여 환자 맞춤 모형을 출력하고 이를 이용하여 더 정확한 절골 술을 시행할 수 있음을 보고하였다. Hu 등17)도 내 반주 변형 환자에서 3차원 프린팅 환자 맞춤형 모형을 이용한 절골 술 시행 시 각도 교정의 정확성 증가 및 수술 시간 감소를 보고하였다.

3) 완관절

de Muinck Keizer 등18)은 원위 요골 골절 불유합에서 3차원 프린팅을 이용한 절골 술에 대해 체계적 고찰 및 메타분석을 시행하였다. 3차원 프린팅 기술을 이용하면 기존 방법에서는 제시할 수 없었던 복잡한 3차원적 변형을 파악할 수 있어 수술 계획 수립에 도움을 줄 수 있었음을 보고하였고, 15개의 연구에서 총 68명의 환자를 분석하였다. 그 결과 3차원 프린팅을 이용한 수술 계획 수립은 기존 방법보다 수장 경사, 요 측 경사 그리고 척골 변이에서 유의미한 개선을 보였고, 96%에서 정상 측과 비교 시 2 mm–5 mm 내의 차이를 보이는 결과를 확인하였다. 평균 악력 및 굴곡 신전, 외 회전과 내 회전의 개선 또한 보고되어 복잡한 원위 요골 골절 부정 유합에 3차원 프린팅이 유용하게 사용될 수 있음을 보고하였다.

수근골 중 복잡한 3차원적 해부학 모양이 특징적인 주상골 골절에도 3차원 프린팅을 적용하려는 시도가 있었는데, Ten Berg 등19)은 주상골 불유합 모델 및 반대편 주상골을 이용하여 거울상 기술로 동측 모델을 출력하여 고정 금속판을 수술 전 교정하는 술식을 제시하였다.

수술적 치료 외에도 보존적 치료에 사용하는 부목 제작에 3차원 프린팅이 이용된다. Chen 등20)은 폴리프로필렌(polypropylene)과 폴리아마이드(polyamide)를 이용한 환자 맞춤형 단상지 부목을 제작하여 10예의 원위 요골 환자에 적용하였다. 모든 환자에서 골유합을 얻고 구획 증후군이나 욕창과 같은 합병증은 발생하지 않았으며 기존 부목과 비교하여 모든 환자에서 높은 만족도를 보고하였다(Fig. 3). El Khoury 등21)은 원위 요골 골절 환자에 환자 맞춤형 단상지 부목과 기존의 단상지 부목치료에 대한 무작위 배정 임상시험 결과를 최근 보고하였다. 환자 맞춤형 단상지 부목은 플라스틱과 폴리올레핀(polyolefin)을 혼합하여 3차원 프린터를 이용하여 출력하였다. 모든 환자에서 골유합을 얻고 합병증은 발생하지 않았으나 환자 맞춤형 단상지 부목을 적용한 환자 군에서 압박에 의한 통증을 경험하였고 두 부목 모두를 적용한 환자 9명중 8명이 기존의 단상지 부목을 선호하여 딱딱한 재질과 모서리 부분의 날카로운 마감 처리 등의 제한 점이 있음을 보고 하고 지속적인 연구 및 개선이 필요함을 주장하였다.

Figure 3
The application of 3D-printed short arm cast.
Data from Chen et al. (Print Med. 2017;3:11).20)

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1) 고관절 및 대퇴골

비구 골절은 교통사고, 낙상 등 큰 충격에 의해 발생하여 분쇄가 심하고 변형이 심해 치료하기 매우 까다로운 골절이다. 특히 비구의 복잡한 3차원적 해부학적 구조 때문에 골절의 정복과 올바른 위치에 고정 기구 삽입이 어렵다. 이러한 이유로 비구 골절에서 3차원 프린팅의 적용은 타 부위에 비해 활발히 이루어 지고 있다. Hurson 등22)은 12예의 비구 골절을 3차원 프린팅을 이용하여 분류하고 수술 계획을 수립하였으며 출력된 모델을 통해 수술 자로 하여금 골절의 양상을 잘 이해하고 수술 전 계획 수립에 도움이 됨을 보고하였다. Shon 등23)은 5예의 양측 골주 비구 골절에서 3차원 프린팅을 이용하여 수술 전 계획 수립 및 고정 기구 교정을 시행하여 안정된 고정 및 좋은 임상 결과를 보고하였다. Maini 등24)은 3차원 프린팅을 이용하여 모델을 출력하고 이를 이용하여 수술 전 계획 수립 및 수술 전 고정 금속판 교정을 시행하였다. 3차원 프린팅을 이용하지 않고 수술 중 고정 금속판을 교정한 환자 군과 비교 연구를 시행하였다. 총 10명의 환자에서 3차원 프린팅 모델을 사용하였으며 고식적 수술적 치료를 시행한 11명의 환자와 비교 시 3차원 프린팅을 이용한 환자 맞춤 고정 금속판을 이용한 환자 군에서 더 좋은 임상 결과를 보였고, 3차원 프린팅 모델이 수술 전 수술계획 수립에 도움을 줄 만큼 정확함을 보고하였다. Bagaria 등25) 또한 3차원 프린팅은 복잡한 비구골절의 골절 양상을 이해하고 보다 정확한 해부학적 정복을 획득하는데 도움이 될 수 있음을 제시하였다. Kim 등26)은 3차원 프린팅을 이용하여 치료한 14예의 비구 골절을 후향적으로 분석하였고, 3차원 프린팅을 이용한 비구 모델은 수술 전 골절의 형태를 파악하는데 도움을 주며 수술 전 계획 수립 시 적절한 정복 기구(reduction clamp)의 위치 선정, 고정 나사 삽입 위치 선정 및 방향 설정에 도움이 됨을 보고하였다. 뿐만 아니라 금속 고정판의 수술 전 교정을 통해 수술 시간이 감소 되었으며 후방 골주 나사 고정 시 방향 설정에 도움이 됨을 보고하였다. 비구 골절의 경우 수상하지 않은 반대편 골반골을 거울상 영상 기법을 통해 수상 전 환측 골반 모형을 출력하여 사용하는 경우가 많았으며 이러한 방식으로 출력한 모델에 고정 기구를 적용하고 수술 전 교정하여 수술 당시에 사용하는 방식으로 사용되는 경우가 많았다(Fig. 4).27, 28)

Figure 4
Precontoured plate placed on the 3D-printed mirrored hemipelvis and fracture model.
Data from Upex et al. (Orthop Traumatol Surg Res. 2017;103:331-4).27)

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불안정 골반 골절에서도 3차원 프린팅은 유용하게 사용된다. Cai 등29)은 총 65예의 불안정 골반 골절을 3차원 프린팅을 이용한 최소 침습 유관 나사 고정술을 이용하여 치료하였으며 이를 고식적인 유관 나사 고정술을 이용하여 시행한 72예와 비교 보고하였다. 3차원 프린팅을 이용하여 출력한 골절 모델에 K 강선을 이용하여 적합한 고정 위치와 각도를 설정한 뒤 이를 수술 시 참고하여 유관 나사를 고정하였다. 그 결과 3차원 프린팅을 이용한 치료 군에서 통계적으로 유의미한 수술 시간의 감소 와 수술 중 방사선 노출의 감소가 확인되었다. Zeng 등30)은 불안정 골반 골절에서 3차원 프린팅 모델을 이용한 최소 침습 복직근 주위(para rectus abdominis) 접근법으로 시행한 수술 38예를 후향적으로 분석하였다. 3차원 프린팅 모델을 이용하여 최적의 고정 나사 삽입 부의 선정, 금속판의 최적화된 위치 그리고 나사 삽입 각도를 수술 전 계획 수립 단계에서 재현하였으며 이를 이용하여 수술을 시행하였다. 결과적으로 Matta 평가(Matta scoring)에서 97.37%의 최고(excellent)와 좋은(good) 결과를 보였고 Majeed 평가(Majeed scoring)에서 94.4%의 최고와 좋은 결과를 보였다. 평균 수술 시간은 110분이었고 평균 실혈량은 320 ml였으며 절개선의 길이는 6.5 cm였다. 이는 Hung 등31)의 기존 수술법은 평균 수술 시간 276분과 실혈량 549 ml, Maini 등32)의 평균 수술 시간은 119분과 실혈량 525 ml로 비교 시 개선된 수치이며 결과적으로 불안정 골반골 골절에 3차원 프린팅의 적용은 수술의 용이성, 안정성 그리고 정확한 골절 정복을 할 수 있다는 장점이 있다. Wang 등33)은 골반골 골절에서 3차원 프린팅을 적용하여 수술적 치료를 시행한 연구들에 대해 메타분석을 시행하였다. 총 7개의 연구에서 174명의 3차원 프린팅을 적용하여 수술적 치료를 시행한 환자 군과 고식적 수술적 치료를 받은 174명의 환자를 비교 분석하였고 3차원 프린팅을 적용한 환자 군에서 통계적으로 유의미한 수술 시간의 감소, 실혈량 감소 그리고 합병증의 감소와 임상결과의 향상을 보고하였다.

해부학적 변형으로 골수 내 금속정 고정술이 어려운 대퇴골 골절 환자에서 3차원 프린팅이 적용될 수 있다. Park 등34)은 심한 전방 만곡(anterior bowing)이 동반된 비정형 대퇴골 골절 환자 치료에 3차원 프린팅을 적용하였다. 출력된 3차원 프린팅 대퇴골 모델에서 평균 772 mm의 전방 만곡 곡율 반경(anterior bow radius of curvature)과 15.48°의 외측 만곡(lateral bow)을 보고하였다. 또한 출력된 대퇴골 모델로 시중에서 사용 중인 9개의 골수 내 금속정을 이용하여 삽입 후 금속정의 골수정내 위치, 금속정 원위 끝 부위(distal tip)의 대퇴골 천공 여부, 그리고 천공 위치를 비교 분석하였다. 3차원 프린팅 모델을 통해 심한 만곡을 가진 환자들에게 시중에서 사용중인 골수 내 금속정의 부적합성을 보고하였고, 이를 극복하기 위해 더 작은 직경과 만곡을 가진 금속정의 사용을 제안하였다.

대퇴골을 포함한 장관골 골절과 하지 연장 술에 사용하는 외고정기구 개발에 3차원 프린팅이 적용된다. Qiao 등35)은 3차원 프린팅과 3차원 소프트웨어를 이용하여 외 고정기를 대퇴골 간부 골절 모형에 적용하고, 손쉬운 조작 및 정확한 골절 정복이 가능함을 보고하였고, Cheng 등36)은 하지 변형 및 연장에 3차원 프린팅을 이용하여 정확한 고정 위치를 용이하게 하는 환자 맞춤형 가이드(guide) 기구를 이용한 외고정술을 보고하였다(Fig. 5).

Figure 5
(A) 3D-printed surgical guide placed on the operated limb. (B) Installation of monorail external fixator using Shanz Screws fixed with a 3D-printed surgical guide.
Data from Cheng et al. (Orthop Surg. 2022;14:2073-84).36)

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2) 슬관절

경골 고평부 골절의 치료에 3차원 프린팅이 적용된다. Dong 등37)은 3차원 재건 영상 소프트웨어를 통해 정확한 금속나사의 위치, 각도 및 길이를 재현 한 뒤 이를 실행 할 수 있는 터널(tunnel)이 부착된 guide를 3차원 프린팅을 이용하여 출력하였다. 이를 이용하여 최소 침습 수술로 유관나사 고정술을 시행하고 좋은 임상결과를 보고하였다(Fig. 6). Huang 등38)은 네비게이션 터널(navigational tunnel)이 부착된 한자 맞춤형 guide를 3차원 프린팅을 이용하여 출력하고, 출력된 guide를 기존 경골 금속판에 부착 후 네비게이션 터널을 통해 나사를 삽입 및 고정하여 금속판 고정술을 시행하였다. 수술 전 3차원 재건 영상에서 재현했던 금속판 위치, 나사 위치 그리고 나사의 삽입 각도를 실제 수술 후 영상과 비교 분석 한 결과 두 경우의 유의한 차이가 없었으며 이를 통해 환자 맞춤형 guide가 금속판 및 나사 고정의 적합한 위치를 결정하는데 도움이 됨을 보고하였다. Giannetti 등39)은 경골 근위부 분쇄 골절 모델을 3차원 프린팅을 이용하여 출력하였고, 이를 수술 전 계획 수립과 수술 시에 골절 정복 시 참고로 사용을 하였다. 총 40예의 경골 근위부 골절을 치유하였고, 그 중 16예에서 3차원 프린팅 모델을 출력하였으며 3차원 프린팅 없이 시행한 24예와 비교 시 통계적으로 유의한 수술 시간 감소, 실혈량 감소 그리고 방사선 노출의 감소를 확인하였다. Vaishya 등40)은 교통사고로 발생한 경골 근위부 분쇄 골절 환자의 치료에서 3차원 CT 영상에서 확인하지 못했던 골절편을 3차원 프린팅 모델에서 확인하여 수술 전 영상만으로는 계획하지 못했던 추가적인 나사 고정이 필요함을 모델을 통해 알 수 있었음을 보고하였다. 따라서 분쇄가 심한 경골 골절 환자에게 수술 전 계획 수립에 3차원 프린팅이 도움이 될 수 있음을 제시하였다. 경골 근위부 부정 유합 발생시 시행하는 절골 술에 3차원 프린팅이 적용될 수 있다. Yang 등41)은 7예의 경골 외측 고평부 골절 부정 유합에서 3차원 프린팅 모델을 이용하여 절골 술의 위치 및 부정 유합의 위치를 설정하였고 이를 참고하여 수술을 시행하였다. 3차원 프린팅 기술은 정확한 수술 전 계획 수립으로 정확한 절골 술 위치를 시행하는데 도움을 주었으며 이로 인해 수술 시간의 감소, 실혈량의 감소, 그리고 수술 후 골 변형의 감소가 확인되었다.

Figure 6
(A) Simulations to find the optimal position and angle for fixation. (B) Using the 3D-printed percutaneous guide plate for temporary fixation and screw placement.
Data from Dong et al. (Asian J Surg. 2020;43:921-3).37)

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3) 족관절

Chung 등42)은 분쇄가 심한 경골 원위 부 골절 및 내과 골절에 3차원 프린팅을 적용하고 그 결과를 보고하였다. 반대측 경골의 3차원 CT 영상을 거울상 기법을 이용하여 환측 경골 모델을 출력한 뒤 해부학적 금속판의 최적화된 위치와 나사 삽입부를 확인하고 모델에 맞도록 금속판을 교정하고 이를 수술 시 사용하였다. 수술 시에 추가적인 금속판 교정이나 다른 금속판으로의 교체는 없이 수술을 시행하였고 출력된 모델은 전공의 교육과 환자와의 의사 소통에도 이용되었다. Kang 등43)은 경골 원 위부 골절의 수술 전 계획 수립에 있어 3차원 프린팅 모델의 이용이 계획 변경에 영향을 끼치는 연구를 진행하였으며, 특히 숙련도가 높지 않은 수술 자에게 올바른 수술 전 계획을 세울 수 있는데 도움이 될 수 있음을 보고하였다(Fig. 7). 또한 내과 견열 골절에서도 같은 기법으로 모델을 출력한 뒤 갈고리 금속판을 모델에 맞게 교정하고 수술에 사용하였으며 마찬가지로 추가적인 조작 없이 수술을 시행하고 만족스러운 임상결과를 얻었음을 보고하였다. Yang 등44)은 삼과 골절에서 3차원 프린팅을 이용하여 골절 모델을 출력하고 모델을 이용하여 수술을 재현하며 수술 전 계획 수립을 하였고, 고식적 수술 시행한 군과 비교 분석을 시행하였다. 3차원 프린팅 모델을 이용한 환자 군에서 통계적으로 유의미한 수술 시간의 감소 및 실혈량 감소를 확인하였고, 수술자와 환자간 의사 소통에 3차원 프린팅 모델을 사용함에 만족도가 큰 것을 보고하였다. Zheng 등45)은 경골 천정 골절에서 3차원 프린팅을 적용하였고, 선행 연구들과 마찬가지로 임상 결과의 향상 및 환자-의사 간의 소통에 3차원 프린팅 모델의 이용이 유용함을 보고하였다. 종골 골절에서도 3차원 프린팅은 유용하게 사용된다. Chung 등46)은 수상하지 않은 반대측 종골을 거울상 기법을 이용하여 환측 종골 모델을 출력한 뒤 이 모델을 이용하여 수술 전 금속 고정판을 모델에 맞게 교정하여 환자 맞춤형 금속 고정판을 제작하고 수술을 시행하였다. 출력한 모델은 수술 중 골절 정복의 참고 자료로도 사용하였으며 환자 맞춤형 금속 고정판을 이용함으로써 최소 침습 수술을 시행할 수 있음을 보고하였다. Wu 등47)은 환측 골절 모델과 거울상 기법을 이용하여 3차원 프린팅으로 환측 골절 전 종골 모델을 출력하고 이를 이용한 종골 골절에서 경피적 최소 침습 유관 나사 고정 술의 효용성에 대해 분석하였다. 거울상 기법으로 출력한 모델을 참고로 골절 모델에서 골절 정복을 재현하고 유관 나사의 삽입 위치와 삽입 각도를 설정하고 이를 수술에 적용하였다. 총 19예에서 해당 술식을 시행하였으며 Bohler와 Gissane 각도 모두 개선이 관찰되었고 추적 관찰에서도 유지되었다. 족근 동 접근(sinus tarsi approach)을 통한 종골 골절의 최소 침습 고정 술에도 3차원 프린팅이 사용되는데, Yao 등48)은 거울상 기법으로 출력한 편 측 종골 모델을 이용하여 수술 전 금속 고정판을 종골 모델 외측 벽에 맞게 교정하여 환자 맞춤형 금속판을 제작 후 실제 수술에 적용하였다. 총 25예의 환자에서 시행하였으며 재거돌기 나사(sustentacular screw), 후방관절면 나사 그리고 장축 나사(long axis screw)를 정확한 위치에 및 정확한 각도로 삽입할 수 있었고 환자 맞춤형 금속판의 적용으로 Bohler와 Gissane 각도 모두 개선되었음을 보고하였다. Shi 등49)은 3차원 프린팅을 적용한 관절 내 종골 골절의 메타분석에서 12편의 연구와 총 732명의 3차원 프린팅을 적용한 환자와 366명의 고식적 수술을 받은 환자를 분석하였고, 3차원 프린팅을 적용한 환자에서 통계적으로 유의미한 수술시간 감소, 실혈량 감소, 수술 중 방사선 노출 감소, 수술 후 합병증 감소 그리고 임상 결과의 향상을 보고하였다.

Figure 7
(A) 3D-printed model of the fractured tibia and normal tibia printed by using mirror imaging technique of the unaffected side. (B) Locating the distal locking plate on the optimal position of the 3D printing model considering screw location and trajectory angles.
Data from Kang et al. (Biomed Res Int. 2019;2019:7059413).43)

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