임플란트에 연결하는 티타늄 망(SMARTbuilder™,Osstem)을 이용한 임플란트 주변 골결손의 재생
정겨운 이화여대부속 목동병원 치과 치주과 임상조교수
2007. 전남대학교 치과대학 졸업
2011. 한양대학교병원 치과 인턴 및 치주과 레지던트
2012. 한양대학교병원 치과 치주과 전임의
2013. 한양대학교병원(구리) 치과 치주과 임상강사
박창주 한양대학교병원 치과 구강악안면외과 조교수
1999. 서울대학교 치과대학 졸업
2003. 서울대학교치과병원 인턴 및 구강악안면외과 레지던트
2005. 서울대학교치과병원 치과마취과 전임의
2006. 박사후연구원, Department of Neurology,
Harvard Medical School and Children’s Hospital Boston, MA
임플란트가 기능적인 부하를 지탱하기 위해서는 적절한 양과 질의 주변골이 반드시 필요하다는 사실은 누구나 알고 있다. 그러나 임상을 하다 보면 거의 대부분의 증례에서 임플란트 식립 후 다양한 크기의 열개(dehiscence) 또는 천공(fenestration)형의 골결손을 만나게 된다. 장기적으로 안정적인 예후 및 지속적인 임플란트의 유지관리를 위해서는 이런 경우 골재생술식이 필요하다. 지금까지 치조골 결손의 골재생술식에는 블록형 자가골(autogenous block), 골유도재생술(guided bone regeneration; GBR), 치조정확장술(ridgesplitting), 그리고 골신장술(distraction osteogenesis), 등의 다양한 방법이 소개되었고 이 중 골유도재생술은 수많은 임상과 연구 결과에서 보여주듯 매우 예측 가능한 술식이다.
골유도재생술 시에는 골이식재료와 주변의 결합조직을 분리하기 위해 차폐막(barrier membrane)이 대부분 필요한데, 현재 흡수성(resorbable) 차폐막과 비흡수성(non-resorbable)차폐막으로 양분되는 다양한 종류의 차폐막들이 사용되고 있다. 어떤 차폐막을 선택하더라도 좋은 결과를 위해서는 적절한 공간유지(space maintaining)가 되어야 하고 만약 실패한다면 주변조직이 붕괴되며 만족스러운 골재생의 결과를 얻을 수 없다. 최근 임플란트 치료를 위한 골유도재생술 시 티타늄 망(titanium mesh)이 2000년대 초반 이후 다시 각광을 받고 있다. 티타늄 망은 구강악안면외과 영역에서 오랫동안 악안면 골절이나 재건 치료 등에 폭넓게 사용되어 온 효율성과 안전성이 검증된 재료라 할 수 있다. 티타늄 망은 대표적인 비흡수성 차폐막으로 금속 고유의 견고성(rigidity)에서 유래하는 우수한 공간유지력을 가지고 있어 많은 양의 골이식, 특히 가장 어렵다는 수직증강술(vertical augmentation) 시 주로 선택되어 왔다. 이는 티타늄 망의 적응증이 주로 선 골이식,후 티타늄 망을 제거하며 임플란트 식립이라는 단계적 수술(staged approach)이었다는 것을 의미한다. 그러나 최근 주목을 받고 있는 티타늄 망들은 이전과는 달리 임플란트 식립후 주변 골결손에 대한 치료, 즉 임플란트 식립과 골이식이 함께 이루어지는 동시 수술(simultaneous approach)을 적응증으로 삼는 큰 차이가 있다.
기존의 많은 연구들에서 이종골이나 합성골을 단독으로 사용하거나 자가골과 복합적으로 사용하였을 때 차폐막으로서 티타늄 망의 우수한 골재생 결과들을 보고하였으나, 티타늄 망과 동종골을 이용한 연구들은 드물다. 더구나 티타늄 망과 동종골을 이용한 실험에서 골재생 및 골성숙에 대한 조직학적 증거를 보여주는 연구들은 많지 않다.
이번 기사에서는 임플란트 식립 후 발생한 주변 골결손의 치료을 위한 골유도재생술 시 자가골과 동종골을 혼합하여 이식한 후 임플란트와 연결하는 티타늄 망인 SMARTbuilder™ (Osstem)로 덮어 그 차폐막으로서의 효과를 임상적 그리고 조직학적으로 평가한 예비연구의 결과들을 소개해 보고자 한다.
환자 및 방법
환자의 선택
한양대학교병원 임상시험심사위원회의 승인 하에(HUH IRB 2012-06-014), 국소적인 무치악을 가진 총 10명의 환자(남자 5명, 여자 5명, 평균 57세)가 본 연구에 참여하였다(Table 1). 무치악 부위는 상악이 6명, 하악이 4명이었고 8명의 환자에서 단일 치아가, 2명의 환자에서는 다수 치아가 상실되었다. 환자의 병력 청취 후 심한 흡연자, 조절되지 않는 당뇨병 환자,두경부에 방사선치료를 받은 환자, 그리고 이갈이가 있는 환자들은 이 연구에서 제외하였다. 모든 환자에서 수술 전 고지에 입각한 동의 하에 임플란트 식립과 골유도재생술을 시행하였다.
수술 방법
임플란트 식립은 국소마취 하에 근심과 원심에 이완절개(releasing incision)를 동반하는 사다리꼴 모양의 전층판막을 거상하고 시행하였다. 총 12개의 임플란트(TS III CA, Osstem) 가 10명의 환자에게 식립 되었으며 모든 증례에서 식립 후 임플란트 나사산이 노출되는 열개 또는 천공형 골결손이 발생하였으며 골유도재생술을 같이 시행하였다(Fig. 1). 골결손부의 위치와 양을 파악하고 결손부에 가장 잘 맞는 SMARTbuilder™을 선택하였다. 드물지만 SMARTbuilder™를 약간 자르거나 구부려야 하는 경우도 있었다. AutoBone collector (Osstem)을 이용해서 하악지 또는 수술 인접 부위에서 간단하게 자가골을 채취하고 동종골(Sure-Oss FDBA, HansBiomed)과 1 : 1의 부피 비율로 혼합하여 결손 부위에 이식한 후 SMARTbuilder™를 차폐막으로 적용하였다(Figs. 2-3). 이 경우 Height (최근에는 Anchor라는 명칭으로도 불린다)를 임플란트 픽스쳐 상방에 먼저 연결하고 SMARTbuilder™을 위치시킨 후, Cover cap을 선택하여 SMARTbuilder™를 고정하고 치은 하방에 매립하거나(5명) 또는 치은 두께에 따라 Healing abutment를 선택하여 SMARTbuilder™를 고정하고 치은관통형 골유도재생술(transmucosal GBR)로 진행할 수도 있다(5명, Fig. 4). 장력이 없는 일차 봉합을 시행하였고 환자에게 항생제와 진통제를 10일간 처방하였으며 0.12% 클로르헥시딘 용액의 지속적 사용을 권장하였다. 수술 후 2주 째 발사하였으며, 4주마다 환자를 불러 수술부위의 평가를 시행하였다.
약 4개월의 치유기간을 가진 후 최소한의 점막 거상 하에 re-entry 수술을 시행하여 SMARTbuilder™를 제거하고 임상적으로 골재생의 정도를 평가하였다(Fig. 5). 조직학적 평가를 위한 골조직 시편은 골재생 부위에서 2.2 mm 직경의 트레핀 드릴을 사용하여 채취하였고(Fig. 6), 조직학적 분석과 micro-CT를 이용한 방사선학적 분석을 통법대로 시행하였다. 이후 통상적인 healing abutment를 장착하고 봉합하였다(Fig. 7). 2개월 경과 후 환자를 보철과로 의뢰하여 보철치료를 진행하였으며 최종보철물 장착 후 12개월까지 임상 및 방사선학적으로 합병증 및 임플란트 성공율을 조사하였다.
결과
Re-entry 수술 시 골이식 부위에서 새롭게 재생된 골을 확인할 수 있었고 SMARTbuilder™의 하방에는 위골막(pseudoperiosteum)이라고 불리는 얇은 결합조직층이 관찰되었으며 이는 굳이 제거가 필요하지 않았다(Fig. 6). 이러한 결합조직층 하방에 동종골 입자가 잔존하고 있었다.
SMARTbuilder™의 술후 합병증으로는 주로 티타늄 망의 노출이 나타났고 10명 중 3명의 환자에게서 발생하였다. 특히 Cover cap을 사용한 환자에서 노출이 나타났으며 수술 후 4-8주에 발생하였다. 이 경우 노출된 티타늄 망 하방에 섬유성 조직이 형성될 때까지 0.12% 클로르헥시딘으로 노출 부위를 정기적으로 소독하였다. 노출이 일어나더라도 치유과정 중 이식재의 탈락은 관찰되지 않았으며 감염 또는 화농의 소견도 없었다. 그러나 일단 티타늄 망이 노출되면 재생골 상방의 결합조직층(위골막)의 두께가 증가되는 소견이 있었으며 골이식재의 더 많은 흡수가 관찰되었다.
모든 임플란트는 성공적으로 골유착되었고 최종 보철물 시적 후 12개월까지 안정적으로 임플란트 변연골 수준이 유지되어 임플란트 성공율은 100%였다. 채취된 시편의 조직학적인 분석에서 새롭게 형성된 생활골(vital bone)과 잔존 동종골이 결합조직에 둘러쌓여 있었으며 약 80%가 생활골, 약 5%가 섬유성 골수조직(fibrous marrow tissue), 그리고 약 15% 가 잔존 동종골(residual allograft)이었고 염증 세포의 침윤도 부분적으로 관찰되었다(Fig. 8). 삼차원적으로 재구성된 micro-CT 상의 전반적인 골밀도도 양호하였다(Fig. 9).
고찰
골유도재생술은 골재생을 위한 다른 술식들에 비해 검증된 술식으로 임플란트 임상에서도 더욱 선호되는 방법이라고 할 수 있다. 이는 단계적으로 또는 임플란트 식립과 동시에 시행되며 연조직이 골이식 부위로 침투하는 것을 막고 골이식재의 위치가 안정적으로 유지될 수 있도록 차폐막의 사용이 필수적이다. 골유도재생술 개념 상 가장 중요한 것은 차폐막 하방과 골이식재 공간의 유지라고 할 수 있다.
티타늄은 구강악안면 영역에서 널리 사용되어 왔으며 항부식성과 뛰어난 생체적합성을 지닌 재료로 1960년대부터 티타늄망이 치조골 결손의 재건을 위한 차폐막으로 사용되기 시작하였다. 다른 차폐막과 비교하였을 때 비흡수성 차폐막으로서의 티타늄 망의 분명한 장점은 공간을 유지할 수 있는 금속 특유의 탁월한 강도를 가지고 있다는 것이다. 이는 수평적인 골재생 뿐 아니라 수직적인 골재생 시 더욱 필요하게 된다. 비슷한 개념으로 교차결합(cross-linking)된 딱딱한 흡수성 차폐막은 비흡수성 차폐막을 사용했을 때와 비슷한 정도의 공간유지력을 보여주지만, 이러한 흡수성 차폐막도 초기에는 공간을 보호해 주다가 점차 흡수되면서 공간유지력을 잃게 된다고 한다.
다른 차폐막들과는 달리 티타늄 망은 큰 다공성(macroporous)구조로 되어 있다. 이러한 특징적인 구조는 골이식재의 생리적 활성을 가능하게 해준다고 여겨지고, 큰 구멍을 통해 지속적으로 혈류를 공급할 수 있고 세포외 영양분 확산 및 산소 공급을 원할하게 하여 골조직과 연조직 재생 능력을 증가시켜 준다. 구멍의 크기가 커질수록 이러한 재생 능력이 더 커진다고 하는 보고도 있는데, SMARTbuilder™의 경우 중심부 구멍의 크기는 1.0 mm로, 변연부 구멍의 크기는 0.6mm로 설계되어 있다. 이러한 구멍 크기의 다양성은 너무 작은 구멍을 통해 골이식재가 빠져나가는 것을 막아주는 동시에 큰 구멍을 통해 골조직의 훌륭한 재생을 유도하기 위해서이다. 또한 티타늄 망 하방에 섬유 조직의 부착이 적게 일어나서 티타늄 망의 제거가 더욱 쉬운 것과 밀접한 연관이 있다.
그러나 차폐막은 성공적인 골유도재생술을 위해서 상피세포의 이동을 막을 수 있는 폐쇄성(occlusiveness) 또는 세포 선택성(cell selectiveness)을 가져야 한다는 의견도 있다.
큰 구멍의 구조는 작은 구멍보다 상피세포와 섬유아세포의 이동이 더 쉬워 골재생을 방해하면서 세균의 침입을 허용하여 염증반응을 유발할 수 있기 때문이다. Her 등(2012)이 보여주었듯 티타늄 망을 이용한 골유도재생술은 폐쇄 또는 세포 선택 능력보다는 공간유지가 더 큰 역할을 하는 것으로 보이며 혈병의 안정화 자체에 초점을 맞추어 설명되는 추세이다.
티타늄 망의 단점 중 하나는 빈번하게 노출된다는 점이고 이는 곧 골이식재의 흡수를 가져오게 된다. Corinaldesi 등(2009)은 약 14.8%, Louis 등(2008)은 상악에서 43% 하악에서 55%로, 평균 52%의 높은 티타늄 망의 노출 발생률을 보고하였다. 이번 연구에서는 치유 기간 동안 10명의 환자에서 3명에서 티타늄 망의 노출이 발생하였지만(상악에서 1명, 하악에서 2명) 임상적으로 허용가능한 골재생이 일어났으며 더욱 중요한 점은 직접적으로 임플란트 실패와 연결되지 않았다는 것이다.
티타늄 망은 가격 대비 효율이 가장 높은 차폐막 중 하나지만 원하는 크기와 모양으로 자르고 구부리며, 추가적으로 고정해야 하는 번거로움이 있었다. 물론 익숙해지면 별다른 문제가 되지 않지만 그 전까지는 티타늄 망의 선택과 적용에 부담이 컸던 것이 사실이다. 또한 이렇게 자르고 구부리는 과정에서 티타늄 망의 노출을 일으키는 날카로운 모서리나 표면이 생긴다는 것이다. SMARTbuilder™는 기존 티타늄 망의 이러한 한계점을 극복하기 위해 고안된 제품으로 임플란트 식립 후 단지 그 주변 골결손의 크기와 모양을 계측한 후 적절한 SMARTbuilder™를 골라 적용하기만 하면 된다.
자르고 구부리는 과정이 없거나 최소한이고 둥글고 둔한 변연부를 가지고 있어 더욱 노출빈도를 줄일 수 있을 것으로 사료되며 이번 연구에서도 변연부에서의 티타늄 망의 노출은 관찰되지 않았다. 또한 SMARTbuilder™ 고유의 Cover cap을 써서 치은 하방에 묻을 수도 있고, Healing abutment를 사용하여 치은관통형 골유도재생술(transmucosal GBR)의 방식으로도 폭 넓은 선택이 가능하다. 티타늄 망을 이용하여 골유도재생술을 시행한 후 골재생을 조직학적으로 평가한 인간 연구는 드물다. Proussaefs와 Lozada (2006)는 자가골과 이종골을 1:1의 비율로 혼합하여 이식하고 8개월의 치유기간 후 새로운 골 형성을 관찰하였으나 본 연구보다 그 비율이 낮았다.
본 연구는 자가골과 함께 사용된다면 이종골 또는 합성골과 비교하더라도 동종골이 골이식재료의 하나로 좋은 선택이 될 수 있음도 보여준다고 할 수 있다. 또한 임플란트 주위의 변연골 수준이 안정적으로 유지되고 티타늄 망의 노출 증례를 포함, 모든 증례에서 최종 보철치료 후 1년까지 임플란트의 실패가 관찰되지 않았다는 점에도 주목해야 할 것이다.
