레이저를 이용한 임프란트영역의 응용

2007년 4월 기획특집으로 준비한 ‘치과용 레이저’를 준비하면서 관련 연구와 이분야에 저명한 교수와 원장을 모시고 지면을 통해 치과 보존영역과 임플란트 영역에서의 활용법에 대한 기고를 준비하였다.
<임상기고는 본지의 편집장향과 다를 수 있음을 미리 밝힌다.>

김현철 원장
리빙웰 치과병원 원장
대한레이저치의학회 회장
대한치과이식(임프란트)학회 총무이사
한국구제구강임프란트학사회 전무이사
대한마취과학회이사
경희대학교치과대학 외래교수
부산대학교치과대학외래교수
일본구루메대학 비상근강사

발문 : 이런 우수한 장비의 소개에도 불구하고 실질적인 치료방법의 미숙함과 개념의 부족으로 인한 과잉의 기대에 의해 임상의 불만을 토로하는 경우가 있으나 반대로 임상적인 만족을 경험하고 있는 술자도 많이 있다.  특히 최근에는 적극적인 마케팅에 의한 치과의사, 환자들의 치과레이저에 관한 관심이 증가하고 있다.

레이저가 치과임상에 활용되었던 초기에는 조직을 자르거나 지혈을 시키는 등 주로 연조직 술식에 사용되었으나 치주질환의 처치, 치수처치, 근첨부질환의 치료에 레이저의 사용은 불가능 하였다. 직경이 적은 광섬유의 개발로 레이저의 구강내 전달이 가능하게 되어 현재는 Pulsed Nd:YAG, Argon,  Diode, Er:YAG, Er:YSGG 및 탄산가스레이저가 치과임상에 광범위하게 사용되고 있다. 이런 우수한 장비의 소개에도 불구하고 실질적인 치료방법의 미숙함과 개념의 부족으로 인한 과잉의 기대에 의해 임상의 불만을 토로하는 경우가 있으나 반대로 임상적인 만족을 경험하고 있는 술자도 많이 있다.  특히 최근에는 적극적인 마케팅에 의한 치과의사, 환자들의 치과레이저에 관한 관심이 증가하고 있다.

각 레이저의 임상응용을 살펴보면 Er:YAG, Er:YSGG는 치아우식증 등의 경조직 처치에 주로 사용하며 부가적으로 연조직 처치에 사용되고 있으나 다른 레이저와 달리 지혈효과가 떨어지는 단점을 가지고 있다. 각 레이저의 삭제능력은 개발사에 따라 상당한 차이를 가지고 있으며 Er:YAG는 일본의 Morita와 Hoya, 독일의Kavo, 슬로베니아의 Fotona, 이스라엘의 Opus제품 등이 국내에 소개되었으며 국내 개발된 삼성전자(현재 B&B사)의 Er:YAG, 미국의Biolase사의 Er:YSGG 등이 현재 임상에서 볼 수 있는 장비이다. 연조직 술식을 위해 확실한 조직의 제거가 요구되는 경우에는 Diode, CO2레이저가 사용되나 광범위한 열손상이 일어날 가능성이 있으므로 주의하여 사용하며 pulse mode로 사용하는 방법이 열손상의 가능성을 줄일 수 있다. CO2레이저는 조직 내의 수분에 잘 흡수되므로 연속파로 사용하는 방법보다는 superpulse로 사용시 거의 열손 상없이 사용할 수 있다. 여러 가지 장단점을 비교하여 본다면 CO2레이저가 Diode보다 치과에 더 적합하다고 생각하며 articulate arm으로 된 장비보다는 Hollow wave guide나 광섬유방식의 장비가 임상가 에게는 더욱 유용하다고 생각한다. 그러나 간단한 조직의 절제 시에는 Pulsed Nd:YAG, Argon레이저를 이용하여 양호한 지혈효과로 우수한 결과를 얻을 수 있다(절제전 예비조사는 약간의 마취효과를 가진다).

Argon 레이저는 연조직의 간단한 절제와 레진의 광중합 시 유용하며 치아미백시에도 유용하게 사용되고 있다. Pulsed Nd:YAG레이저는 간단한 연조직절제와 동통과 관련된 질환의 치료에 유용하게 사용될 수 있다. 치과의 일반진료와 비교하여 레이저 사용시에는 국소마취의 필요성을 현저하게 줄일 수 있으며 증례에 따른 적절한 조건의 레이저의 응용은 환자의 불편감과 동통을 감소시키며 술자의 진료의 정확성을 부여한다. 간혹 한가지 레이저로 모든 진료에 가장 우수한 효과를 나타내는 것 같은 이야기를 듣곤 하지만 실제 레이저는 각 레이저가 가진 특징을 최대한 이용하여 자체의 극대화된 효과를 가지기도하나 타레이저에 비교하여 최소의 효과를 보이기도한다. 본 지면을 통해 최근 임상적인 이슈가 되고있는 임프란트영역의 임상적인 치료에 대한 레이저의 적응증을 살펴본다.

최근에는 임프란트 영역의 레이저응용을 위한 연구가 계속되어 적절한 레이저의 사용법을 제시하여 주고 있다. 임프란트 영역에서의 레이저의 사용은 연조직, 경조직으로 나누어 고려할 수 있다. 임프란트 시술 영역에서는 연조직 처치에 CO2, Diode 레이저가 그리고 연조직과 골조직 처치에는 Er:YAG, Er,Cr:YSGG 레이저가 사용될 수 있다. 그러나 임프란트 본체 및 주변조직에 열손상과 임프란트 표면변화를 방지하기 위해 레이저 출력인자와 적용법에 주의를 기울여야 한다. 다른 레이저와는 달리 Nd:YAG 레이저는 임프란트 본체 성분인 티타늄 금속에 대한 흡수도가 높아 임프란트 본체의 온도상승과 표면 변화를 야기함으로써 임프란트 시술 적용에 제한이 따른다.
임프란트 시술에 대한 레이저 적용은 1) 임프란트 1차 수술시 연조직 절개 2) 임프란트 1차 수술시 골조직 절제 및 삭제 3) 임프란트 2차 수술시 cover screw 노출 4) 임프란트 2차 수술시 치은 성형 5) 임프란트 주변 Gingivitis 처치 6) Periimplantitis 처치를 위한 임프란트 detoxification 등을 들 수 있다.

1차 수술에 대한 레이저 적용은 실험적으로 시행되어 보고되고 있으나 주로 임프란트 2차 수술과 임프란트 주변에 발생된 Gingivitis 혹은 Periimplantitis 처치에 대해서 긍정적인 결과가 보고 되었고, 임상에서 편리하게 사용되고 있다. 최근 시도되고 있는 레이저에 의한 무마취 임프란트 식립과 레이저에 의한 식립와동 형성은 시술의 당위성과 효율성 면에서 보다 많은 검증이 필요하리라 생각되며 부적절한 마케팅을 위한 광고는 치과레이저의 평가를 실제보다 떨어뜨리며 치과의사의 위상에도 나쁜 영향을 준다고 생각한다. 먼저 임프란트 주위 연조직 시술에 레이저를 이용한 술식으로는 임프란트의 2차수술, 임프란트 주위 염증 시 살균 효과, 상피조직의 근단이동 지연효과, 비정상적인 임프란트 주위의 연조직 과성장 시의 처치 등을 생각할 수 있다. 레이저의 적절한 사용은 많은 장점을 부여하나 레이저의 종류에 따라 임프란트 주위조직의 열손상과 임프란트 본체의 표면변화를 초래할 수 있으므로 적절한 선택은 매우 중요하다. 이에 저자는 치과영역에서 사용하고 있는 탄산가스레이저(주수 및 무주수,2.5w - 3.5w, noncontact mode,Shaplan Israel), Er:YAG laser(주수, 10pps, 60mJ 80mJ 101mJ,contact mode;무주수 10pps,60mJ contact mode,Hoya Japan), Pulsed Nd:YAG laser(2w, 20pps, contact mode, Sunrise USA)를 임프란트 cover screw에 접촉조사하여 cover screw의 표면변화와 임프란트의 온도변화결과를 살피고 문헌고찰과 함께 임상적 적용을 위한 적합성을 조사하였다.

Pulsed Nd:YAG laser(1.064um의 근적외선 파장)는 광열적 작용에 의한 조직효과로 조직내의 수분에 잘 흡수되지 않으므로 비접촉방식으로 조사할 때 조직표면에 흡수가 적고 내부에 침투, 산란되어 깊은 조직반응을 기대할 수 있다. 접촉조사 시 조직표면에  흡수작용하여 200um의 조직소산효과가 기대된다. Myer, Tadamasa, Bida등은 각가 자신들의 보고를 통해  Pulsed Nd:YAG laser의 사용을 추천하였으나 Laurence, Block등은 레이저열이 금속에 흡수되므로 표면구조가 변할 수 있으므로 사용하지 않는 것이 좋다고 하였으며 저자의 실험에서도 레이저 조사부인 cover screw에 심한 pitting과 탄화층형성이 관찰되고 심한 온도상승이 관찰되었다(레이저 조사 후 10초 경과 시 51.72ㅇC/온도변화량; 19.01ㅇC)

탄산가스 레이저(10.6um의 원적외선 파장)는 Patel에 의해 1964년 개발되었으며 1979년에 처음으로 치과용으로 이용되었다. 탄산가스레이저도 광열반응으로 조직에 작용하며 수분에 잘 흡수되므로 발생된 에너지의 95%가 조직에 흡수, 열에너지로 변하여 세포내액과 외액을 기화시켜 세포막을 파괴하여 조직이 소산된다. 또한 금속면에 대해서 연마면이 아닌 경우에도 레이저에너지가 반사되므로 cover screw와 같은 금속물질의 표면의 손상이나 주위조직의 열전도에 의한 온도상승의 가능성은 없다. Ganz는 연속파 2 - 4 w, Pulse파는  5 - 6  w가 효율적이며 on and off 술식으로 사용할 것을 권하였다.

저자의 실험에서는 cover screw표면의 무변화를 보이며 지속형보다 펄스형에서 적은 온도변화를 보였다(지속형;37.81ㅇC/온도변화량;4.74ㅇC, 펄스형;34.44ㅇC/온도변화량;2ㅇC) Er:YAG laser(2.94um의 중적외선 파장)는 광기계적 작용에 의한 조직 반응을 보이며 치아삭제용으로 알려져 있으나 수분에 흡수성향을 가지며 작용부위는 조사부위의 표층으로 주위조직에 대한 영향은 거의 나타나지 않으므로 연조직 술식에도 사용가능하다. Er:YAG laser를 접촉방식으로 무주수하에서 연조직에 사용하면 광에너지가 일부 열에너지로 전환되어 조직의 응고를 보이며 탄산가스, pulsed Nd:YAG laser에서 탄화층을 형성하는 것과는 달리 조사부 직하방에 amyloid-like조직변성을 나타낸다. 본 실험의 결과로서 Er:YAG laser는 pulsed Nd:YAG laser,탄산가스레이저와 비교 시 가장 낮은 온도변화를 나타내었다(34.67ㅇC/온도변화량;1.99ㅇC). Er:YAG laser 는 이론적으로 CO2 laser나  Nd:YAG lasers 보다  10배에서 15.000- .20.000배의 높은 수분에 대한 흡수도(higher absorption coefficient of water)를 가지므로 사용 시 열손상의 가능성이 매우 적다.

2차수술을 위한 방법으로는 통상의 외과용 수술도를 이용한 방법, Tissue punch를 이용한 방법, 전기소작법을 이용한 방법, 레이저를 이용한 방법 등이 사용되고 있으나 이 방법 중 레이저를 이용한 적응증이 명확히 확립되지 않아 부적절한 수술방법의 선택으로 바람직하지 못한 결과가 야기되기도한다. 임프란트 2차 수술시 cover screw 노출을 위해 Tissue punch를 이용한 방법과 같이 연조직 제거에 레이저가 사용될 수 있다. 연조직의 두께에 따라 얇은 경우 CO2 혹은 Diode 레이저를 사용하고, 두꺼운 경우 Er:YAG 혹은 Er,Cr:YSGG 레이저를 사용한다. 2차 수술에 레이저를 이용함으로써 얻을 수 있는 장점으로는 마취의 필요성을 최소화 할 수 있으며, 지혈효과가 있고 bacteriocidal effect로 술후 항생제의 사용을 줄이거나 사용하지 않을 수 있으며, 치유촉진을 기대할 수 있다.

 이때 사용가능한 레이저는 상기 실험결과와 문헌고찰에 따르면 탄산가스 레이저와 Er:YAG laser 및 Er:YSGG 레이저가 사용가능하며 이차수술시에는 임상적으로 부착치은이 8mm이상인 경우에는 단순히 치조정에 무마취하에서 레이저 개창술을 시행하여 임프란트의 cover screw를 노출시키는 방법으로 시행한다. 술식 시행시에는 외과용 stent를 사용하거나 stent를사용할 수 없는 경우 치과용 탐침을 사용하여 cover screw를 찾아야한다. 그러나 초심자의 경우 실제 임상사용 시 위치가 조금씩 어긋나 사용이 어려운 편이다. 

 1차 식립 수술 시에 사용한 외과용 stent를 사용한다면 보다 정확히 레이저punching술식을 사용할 수 있다.  레이저punching를 이용한 방법은 이차수술법 중에서 가장 간단한 방법으로 치은에 반흔도 남기지 않는 심미적인 술식이나  본술식의 단점은 남기고 싶은 부착치은을 제거해야한다는 것이다. 본 술식 사용 시에는 부착치은이 풍부한 경우에 사용하여야 하며(8 mm이상) 임상적으로 cover screw가 일부 노출된 경우 또는 비치는 경우의 2차수술로 적합하다. (그림2,3,4)

그림 1 Er:YAG 레이저(HOYA)를 이용한 무마취하의 Cover Screw 노출그림        2 Cover screw 제거임프란트

그림 3 CO2 레이저를 이용한 Cover Screw 노출:피개나사 상부의 연조직이 얇은 경우

임프란트 주변에 부착치은 형성
: Primary care로서 잇솔질이 충분히 행해진다면 자연치아의 경우 부착치은이 꼭 필요한 것은 아니라는 보고가 있으나 보철물의 장착이 동반되는 임프란트의 치료는 자연치아와 비교하여 임프란트 주위에 치태가 침착될 기회가 증가하며  조직병리학적으로도 치근섬유의 방향이 임프란트 본체에 평행으로 주행하고 있으며 섬유성 결합조직이 적어 염증에 대한 저항성이 적다. 따라서 collagen fiber가 풍부하며 염증인자에 대해 저항성이 높은 부착치은형태의 부동성점막이 자연치아의 경우보다 매우 중요하다. 그러나 이런 외과적 추가처치 즉 구개점막, 결합조직이식등은 효과적이기는 하나 환자에게 매우 고통을 주는 술식이므로 가능하면 피하고자하는 것이 술자, 환자 모두의 바램이다.

 부착치은이 부족한 경우 Periimplantitis의 예방에 중요한 역할을 하는 부착치은(부동성점막)의 확보를 위한 방법으로 부착치은의 양의 정도에 따라 레이저를 이용한 partial thickness flap을 이용한 근단 변위 판막술, 결체조직이식술, 유리치은 이식술 등의 다양한 술식이 사용할 수 있으나 저자의 경우에는 레이저를 이용하여 임프란트 주변에 구강전정부위를 deepening시키고 scar band를 형성시켜줌으로써 부착치은 역할을 할 수 있도록 비가동 점막을 얻을 수 있는 구강전정성형술을 시행할 수 있다. 기존의 술식에 비해 술식이 비교적 간단하며, 술부봉합이 필요 없고 술 후 부종과 통증이 적은 장점을 보인다. 본 술식은 상악에 주로 시행되며 하악구치부에 시행시에는 재부착에 의한 비가동점막의 획득이 어려워지므로 상악과 유사한 구강전정성형술후에 골막을 1mm 정도 폭으로 제거하는 puncture technique을 시행하면 비가동점막을 얻을 수 있다. 환자에게 술후 하순을 외방으로 당기는 훈련을 시킴으로써 약 10일간 본 훈련을 행하면 봉합술을 시행할 필요가 없다. 물론 레이저를 이용하여 근단 변위 판막술, 결체조직이식술, 유리치은 이식술 등을 시행할 수 있으므로 술자의 선호술식을 시행할 수 있다. 이 경우 이차수술 시 partial thickness flap과 함께  레이저의 응용은 술자의 사용방법 또는 바른 장비의 적절한 선택으로 매우 유용한 효과를 얻을 수 있다. 특히 레이저를 이용한 치료법은 레이저punching증례의 경우 무마취하에 시술이 가능하며 2차 수술과 동시에 인상채득이 가능하여 치료시간을 줄이는 등 술자, 환자 모두에게 많은 장점을 부여한다. 이차수술 시행시 임프란트 주위 연조직의 상태를 파악하여 현존하는 부착치은을 부적절한 술식의 선택으로 상실하지 말아야하며 이미 소실된 경우에는 근접부위 또는 원격부위로부터 부착치은을 확보해야한다. 또한 주위의 구순, 혀 등의 가동점막의 움직임으로 임프란트 주위조직의 당김에 의한 가동성이 나타난 경우 이를 차단하여야 한다. 이런 사항을 지키며 각 증례에 따른 적절한 이차수술 술식을 선택하여야 한다.

그림5 어비움레이저를 이용하여 buccal frenum의 제거와 구강전정성형술을 시행하는 모습

그림 6 CO2 레이저를 이용한 구강전정성형술 모습

그림,7,8,9,10: 부착치은이 없는 가동점막이 임프란트 주위에 보인다.
레이저를 이용하여 전정성형술을 행한다.
임프란트 보철물의 치경부로부터 약 8mm정도부위에 골막제거숭릉 행한다.
시술후 2주경과시의 구강네소견을 보인다.

임프란트 주위 Perimucositis 처치
: 임프란트 환자의 follow-up 과정에서 perimucositis로 인해 치은 부종이 관찰되는 경우 이는 임프란트 주변에 깊은 pocket 형성과 함께 임프란트 주변의 골파괴로 이어질 수 있다. 임프란트 주변의 깊은 pocket을 줄여주고 pocket내 세균 감소의 목적으로 레이저가 응용될 수 있다.

그림11 임프란트 환자의 정기검진 중
그림12 탄산가스레이저로 pocket화된 perimucositis가 관찰되었다. perimucositis부위를 제거하였다

Periimplantitis 처치
임프란트 표면에 형성된biofilm이나 세균의 존재 에 대한 host response 는 초기에 연조직에 대한 염증반응으로 나타나고 진행되어 골흡수를 초래한다. 이렇게 진행된 병태를 periimplantitis라고 칭한다. periimplantitis는 임프란트 주변골의 골파괴가 동반되고 임프란트 표면의 노출을 야기시킨다.

여러 가지 파장의 레이저의 조사는 periodontopathic bacteria에 대해bactericidal effect  를 가지며 lipopolysaccharides:의 감소와 치석 치태의 제거 및 bacterial biofilm의 높은 능력을 가진다.최근의 임상연구는 Er:YAG laser를 이용한peri-implantitis 의 외과적 처치가 probing시의 출혈, probing depth의 감소와 clinical attachment의 성취에 임상적 증진을 보고하고 있다. 또한  노출된 표면에 골이식을 시행하기 위한 임프란트 표면 detoxification에 레이저를 이용할 수 있다. CO2, Diode 레이저의 경우 표면의 세균 제거 효과가 보고되어 있으며 Er:YAG, Er,Cr:YSGG 레이저의 경우 세균 제거 및 표면의 오염물 제거 효과가 보고되어 있다. 그러나 임프란트 표면의 성상변화를 야기할 수 있고, 온도상승을 유발할 수 있어 레이저 출력과 적용에 주의를 기울여야 한다.

그림 13 상부구조 제거후 gigival pocket 소독                그림 14 상부구조 재장착

또한 경조직 즉 골에 대한 레이저치료시에는 현재 Er:YSGG 와 Er:YAG laser가 가능하며 증례보고형태로 골에 대한 시술이 알려지고 있으나 장단점을 정확히 알고 시행해야한다고 생각한다. 어비움레이저 자체가 골에 대한 삭제효과가 있을지라도 골이식, 상악동에 대한 측방개방술 시 개방창형성, 치조골확장술을 위한 groove형성, 임프란트 식립시 이식와의 형성등 모든 경우에 응용 가능하다고는 생각지 않는다(그림 15,16,17,18,19,20,). 술부의 피질골의 양에 따라 어비움레이저의 tip이 도달 가능한지는 임상적으로 매우 중요하다. 적절한 선택시에는 술후종창이나 불편감의 감소등이 있으나 일반적인 외과장비(골절단기 또는 piezosurgical kit)의 사용이 더 외상이 적을 수도 있는 경우도 임상에는 많이 있다.

ridge expansion 증례
: 술전 CT 소견에서 좁은 골폭이 관찰되어 flapless ridige expansion을 시행하기로 하였다. 기존의 드릴에 의한 방법으로 initial guttering을 시행할 경우 많은 골조직 소실이 예상되어 Er:YAG 레이저의 가는 300um tip을 이용하여 치조골의 정상부위에 initial guttering을 시행하였다. 이때 개방딘 수술시야가 아니므로 열손상의 가능성을 예방하기위하여 주수가 적절히 이루어지도록 up & down motion을 행하며 2W이하의 조건으로 골삭제를 행한다.

그림 15 술전 CT 소견에서 적은 골폭을 관찰할 수 있다.

그림 16 ridge expansion을 위한 치조골에 initial guttering을 Er:YAG 레이저로 시행하고 있다.

그림 17 lateral expander를 이용 ridge expansion을 시행하고 있다.   그림 18 ridge expansion후 확대된 골폭

그림 19 임시치아에 의한 immediate loading             그림 20술후 촬영된 CT의 3차원 영상 재구성