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문제 정의
- 이에 본 연구는 직경이 큰 임플란트의 식립이 골 유착 정도 (quality)에 영향을 미치는가를 직경이 다른 임플란트를 가토에 각각 식립하고 4주와 12주 후에 희생 시켜 제거회전력과 전단응력을 측정하고 조직형태학적 분석을 통해서 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 1) 는 조직 형태 계측학적 분석을 위하여 제작하였으며 경골에 매식한 40개의 임플란트 (Fig. 2) 는 제거회전력 측정을 위하여 임플란트 상단부에 홈 (0.7mm 1.5mm) 을 형성하고 임플란트 하단부까지 동일한 나선형이 유지되도록 제작하였다. 실험에 사용된 임플란트의 내직경은 각각 3.
- 4주와 12주 후에 가토를 임플란트 식 립 수술과 동일한 방법으로 마취를 하고 임플란트가 식립되어 있는 부위를 노출시켰다. 제거회전력 측정을 위해 형성한 홈 상방으로 형성된 골은 수술용 메스로 조심스럽게 제거하고 경골에 식 립된 임플란트의 홈에 맞도록 제작된 드라이버가 연결된 제거회전력 측정기 (Fig.
- 골유착율 (percentage of bone-to-implant contact) 은 즉정 가능한 모든 나사선에서 40배율에서 관찰하여 측정하고 골와 임플란트 표면이 접촉하였는지 여부는 X100배율에서 확인 관찰하여 측정한 모든 나사선에서 평균값을 얻고 골유착율이 가장 높은 3개의 나사선에서 평균값을 얻었다. Image analyzer로 식립된 임플란트의 모든 나사형 부위에 직접 접촉하고 있는 신생골의 비율을 측정하여 평균값을 얻었으며, 골면적 율 (bone area)은 골유착율을 측정한 모든 나사형 부위의 일정한 면적 내에서 골 조직이 차지하고 있는 면적을 측정하여 평균값을 얻었다.
- 가토에 식립된 직경이 다른 임플란트가 골유착 정도에 미치는 영향을 관찰하기 위해 제거회전력 및 전단응력 비교와 조직 형태학적 분석법에 의한 골유착율과 골면적율 측정으로 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 가토의 등을 바닥에 대고 사지를 고정시킨 후 소독을 하고 다리 관절부위 내측에 반원형의 절개선을 넣어 피부, 근막, 골막을 각각 분리하였다. 좌우에 동일한 위치에 임플란트가 식립될 수 있도록 계측자를 이용하여 노출된 뼈에 식립될 위치를 표시하였다.
- 가토의 이정맥에 pentobarbitone (100㎎/㎏ body weight)을 과량 주사하여 희 생시킨 후 중성 5% 포르말린으로 좌심실을 통해 관류고정을 실시했다. 장골에 식립된 임플란트와 주위골을 함께 채취한 후 10% 중성 포르말린으로 고정시켰다.
- 가토의 장골 과두에는 식립할 임플란트 깊이인 6mm 깊이의 탭을 형성하고 countersink는 형성하지 않았으며 경골에는 5.5mm 깊이까지 드릴링 후에 탭을 형성하지 않고 hand wrench를 이용하여 헤드에 제거회전력 측정을 위해 형성한 홈이 노출되도록 임플란트를 식립하였다 (Fig 3). 한 개의 임플란트는 장골에, 두 개의 임플란트는 경골에 식립하였으며 각각의 다리에 직경 3.
- 적당한 절편으로 잘라 10% neutral buffered formalin0, ] 고정 된 시편을 흐르는 물에 세척한 후 상승 농도의 알코올을 사용하여 탈수하고 Technovit 7200 VLC (Kultz, Germany) 광중합 레진으로 3~5일간 침투, 포매하여 가시광선 하에서 16시간 동안 중합시켰다. 경화 완료 후 micro-cutting machine (EXAKT MG300, Hamburg, Germany)으로 200四의 두께로 diamond wheel saw를 이용해 절단한 후 micro-grinding machine (EXXKT MG4000)에서 800, 1200, 2000 사포를 이용하여 최종 두께가 25㎛ 이하가 되도록 만든 다음 hematoxylin-wsin 중염 색을 하여 광학현미경으로 관찰하였다.
- , Tokyo, Japan) 광학 현미 경으로 관찰하고 Kappa DX30 Digital camera (Opto -Electronics, Germany)로 디지털 영상을 얻은 다음 영상분석 프로그램 (Kappa Image Base-metreo, Opto-Electronics, Germany) 으로측정하였다. 골유착율 (percentage of bone-to-implant contact) 은 즉정 가능한 모든 나사선에서 40배율에서 관찰하여 측정하고 골와 임플란트 표면이 접촉하였는지 여부는 X100배율에서 확인 관찰하여 측정한 모든 나사선에서 평균값을 얻고 골유착율이 가장 높은 3개의 나사선에서 평균값을 얻었다. Image analyzer로 식립된 임플란트의 모든 나사형 부위에 직접 접촉하고 있는 신생골의 비율을 측정하여 평균값을 얻었으며, 골면적 율 (bone area)은 골유착율을 측정한 모든 나사형 부위의 일정한 면적 내에서 골 조직이 차지하고 있는 면적을 측정하여 평균값을 얻었다.
- 수술 전에 Xylazine (Rompun, Bayer Co, Korea, 5㎎/㎏ body weight)을 근육 주사하여 5분 후 진정효과와 근육 이완 효과가 나타나게 되면, Ketamine (Ketara, Yu-han Co. Korea, 35㎎/㎏ body weight)을 근육 주사하여 전신바취를 시행하였다. 수술을 시행 할 좌우측 다리 내측 부위의 털을 깍고 百媽dirie으로 소독한 후 각 수술 부의에 iml식의 국소 마취제 (2% Lidocaine with epinephrine 12.
- Korea, 35㎎/㎏ body weight)을 근육 주사하여 전신바취를 시행하였다. 수술을 시행 할 좌우측 다리 내측 부위의 털을 깍고 百媽dirie으로 소독한 후 각 수술 부의에 iml식의 국소 마취제 (2% Lidocaine with epinephrine 12.5 昭 /ml, Yu-han Co., Korea)로■ 국소마취도 병행하였다.
- England) 흡수성 봉합사로 봉합하고 피부는 black silk로 봉합하였다. 술 후 감염 방지를 위해 모든 가토에 게 Amikacine (Dong-A Co. Korea, 4㎎/㎏ body weight)을 근육 주사하였다.
- 임플란트가 안정 되게 식 림된 후 cover screw를 조여 잠그고 수술 부위를 골막, 근막, 피부 층으로 봉합하였다. 근육과 근막은 Vicryl®(Ethicon Ltd.
- 실시했다. 장골에 식립된 임플란트와 주위골을 함께 채취한 후 10% 중성 포르말린으로 고정시켰다. 적당한 절편으로 잘라 10% neutral buffered formalin0, ] 고정 된 시편을 흐르는 물에 세척한 후 상승 농도의 알코올을 사용하여 탈수하고 Technovit 7200 VLC (Kultz, Germany) 광중합 레진으로 3~5일간 침투, 포매하여 가시광선 하에서 16시간 동안 중합시켰다.
- 4)를 이용하여 임플란트가 골에서 제거되는데 필요한 최대값을 제거회전력 (Ncm)으로 측정하였다. 전단응력 (N/M)은 골 내에 식립된 임플란트 깊이에 대한 평균값으로 측정된 제거회전력에서 임플란트 직경과 지렛대의 길이 (lever arm) 등의 변수를 S=TAd I r (S = shear stress, T=removal torque value) 의 함수에 대입하여 계산하였다 (Fig. 5).
- 방법으로 마취를 하고 임플란트가 식립되어 있는 부위를 노출시켰다. 제거회전력 측정을 위해 형성한 홈 상방으로 형성된 골은 수술용 메스로 조심스럽게 제거하고 경골에 식 립된 임플란트의 홈에 맞도록 제작된 드라이버가 연결된 제거회전력 측정기 (Fig. 4)를 이용하여 임플란트가 골에서 제거되는데 필요한 최대값을 제거회전력 (Ncm)으로 측정하였다. 전단응력 (N/M)은 골 내에 식립된 임플란트 깊이에 대한 평균값으로 측정된 제거회전력에서 임플란트 직경과 지렛대의 길이 (lever arm) 등의 변수를 S=TAd I r (S = shear stress, T=removal torque value) 의 함수에 대입하여 계산하였다 (Fig.
- 조직 형태학적 분석의 계측 지표로서 골 형성의 양태와 골유착율, 골면적율을 관찰하였다. 표본은 Olympus BX-51 (Olympus Co.
- 표본은 Olympus BX-51 (Olympus Co., Tokyo, Japan) 광학 현미 경으로 관찰하고 Kappa DX30 Digital camera (Opto -Electronics, Germany)로 디지털 영상을 얻은 다음 영상분석 프로그램 (Kappa Image Base-metreo, Opto-Electronics, Germany) 으로측정하였다. 골유착율 (percentage of bone-to-implant contact) 은 즉정 가능한 모든 나사선에서 40배율에서 관찰하여 측정하고 골와 임플란트 표면이 접촉하였는지 여부는 X100배율에서 확인 관찰하여 측정한 모든 나사선에서 평균값을 얻고 골유착율이 가장 높은 3개의 나사선에서 평균값을 얻었다.
- 5mm 깊이까지 드릴링 후에 탭을 형성하지 않고 hand wrench를 이용하여 헤드에 제거회전력 측정을 위해 형성한 홈이 노출되도록 임플란트를 식립하였다 (Fig 3). 한 개의 임플란트는 장골에, 두 개의 임플란트는 경골에 식립하였으며 각각의 다리에 직경 3.75-mm 임플란트와 직경 5.0-mm 임플란트를 동일한 방법으로 식립하였다. 각각의 임플란트가 좌우 동일한 위치에 식립되도록 하였으며 경골에 식립한 두 개의 임플란트의 간격은 8mm가 되도록 식립하였다.
대상 데이터
- , Seoul, Korea) 는 나선형 임플란트로서 순수 타이타늄으로 제작된 절삭형 임플란트를 사용하였다. 가토의 좌우측 다리에 각각 매식한 직경 3.75-mm 임플란트와 직경 5.0-mm 임플란트는 각각 30개씩 모두 60 개의 임플란트를 사용하였고 임플란트의 길이는 6mm로 제작하였다 (Table Ⅰ). 장골에 식립한 20개의 임플란트 (Fig.
- 매식된 임플란트(Neobiotech Co., Seoul, Korea) 는 나선형 임플란트로서 순수 타이타늄으로 제작된 절삭형 임플란트를 사용하였다. 가토의 좌우측 다리에 각각 매식한 직경 3.
- 실험 동물은 체중 3.5kg 내외의 10개월 이상 성장한 10마리 뉴질랜드 산 흰색 가토로서 실험에 들어가기에 앞서 1주 동안 개별 사육장에서 사육하면서 건강 상태를 살펴 이상 유무를 확인하고 순화 과정을 거친 후에 실험에 사용하였다.
- 5mm) 을 형성하고 임플란트 하단부까지 동일한 나선형이 유지되도록 제작하였다. 실험에 사용된 임플란트의 내직경은 각각 3.05mm와 4.3mm 이고 피치의 높이는 0.6mm로 제작하였다 (Table Ⅱ).
데이터처리
- 실험에서 얻어진 자료들의 평균값과 표준편차를 구하였고 SPSS version 10.0 (SPSS Inc., Chicago. U.S.A.)을 이용하여 직경 3.75-mm 임플란트 실험군과 직경 5.0-mm 임플란트 실험군을 Students t-test 로 검증하여 비교 분석하였다.
성능/효과
- 1. 직경 5.0-mm 임플란트의 제거회전력은 직경 3.75-mm 임플란트보다 크게 나타났다(p<0.05).
- 2. 직경 5.0-mm 임플란트와 직경 3.75-mm 임플란트의 전단응력의 차이에는 통계적 유의성이 없었다 (p>0.05).
- 3. 직경 5.0-mm 임플란트와 직경 3.75-mm 임플란트의 골유착율 차이에는 통계적 유의성 이 없었다 (p>0.05).
- 4. 직경 5.0-mm 임플란트와 직경 3.75-mm 임플란트의 골면적율 차이에는 통계적 유의성 이 없었다 (p>0.05).
- Ivanofif등도 피질골에서 측정한 전단응력이 직경의 변화에 따른 유의한 차이가 없음을 강조했으며 Hirofumi 등의 실험도 사체를 사용했다는 한계가 있어서 생체 반응의 결과로 얻어지는 진정한 의미의 골유착 정도를 비교 평가하기에는 의미가 적다고 생각된다. 따라서 본 실험에서 나타난 결과만을 고려할 때 임플란트 직경의 변화와 관계없이 동일하게 측정된 전단응력은 임플란트 직경의 변화가 골유착을 완성하고 유지하는데 필요한 주변 골의 활성도와 관련된 일련의 골생리적 반응에는 영향을 미치지 않는 것으로 생각된다. 아마도 제거회전력을 좌우하는 요소는 실험 개체의 골질 (bone quality) 과 골과의 접촉 면적이 좌우 하는 것으로 생각된다.
- 이 손상이 제한적이지만 경우에 따라서 임플란트의 상단 나사형의 노출을 일으키게 되고 임플란트 주변 치주염의 시발점으로 작용할 수도 있다. 따라서 충분한 양의 식염수로 드릴링 (drilling) 시 발생하는 열을 식히면서 임플란트를 식립하는 것이 좋을 것으로 생각되며 드릴링 시의 회전 속도도 줄이는 것이 좋을 것으로 생각된다.
- 골유착율에 관한 연구에서 평균값이 각각 다르게 나타나는 이유는 실험 동물의 종류, 치유기간, 골조직의 성질, 및 골유착율을 측정하는 방법 등이 다르기 때문이지만 실험군과 대조군의 비교 분석에는 유용하리라 생각된다. 본 실험에서 절삭형 4주 후 전체 나사 선에서 측정한 골유착율은 직경 3.75-mm 임플란트와 직경 5.0-mm 임플란트에서 각각 평균 20.6%와 14.20%로 측정되었고 12주 후 측정에서는 27.4%와 31.1%로 측정되었다. 기계적 결합력을 측정한 전단응력 비교와 마찬가지로 조직형태적 분석에서도 임플란트 직경의 증가에 따른 골유착율과 골 면적 율의 유의한 차이는 없었다.
- 직경의 증가에 따라서 골과의 접촉 면적이 증가하게 되어 제거회전력이 증가하게 될 것으로 예상되었다. 본 실험에서는 Ivanofi■실험의 경우보다 직경 5.0-mm 임플란트 경우에 제거회전력이 오히려 증가된 수치로 측정되었다. 임플란트 직경의 증가가 골유착에 미치는 영향에 부정적이라면 상대적으로 감소된 제거회전력 수치를 보여야 하지만 Ivanoff 등의 연구 결과보다 증가된 수치를 보이고 있다.
- 본 실험의 결과에서 보듯이 직경 5.0-mm 임플란트가 골유착에 불리한 조건을 만드는 것은 아닌 것으로 생각된다. Aparicio와 Orozco23의 연구에서는 저작 1년 후 직경 5.
- 3-mm 드릴을 사용할 것인지 아닌지, 혹은 탭 (tap) 을 형성할 것인지 여부를 결정해야 한다. 본 연구 과정에서도 가토의 경골은 얇은 피질골로 구성되어 있어 탭을 형성하지 않고 직경이 큰 임플란트를 식립하여 골의 미세한 파절이 발생되는경우가 있었는데 이를 고려할 때 망상골로 구성되어있는 상악골은 탭을 형성하지 않고 임플란트를 심는 것이 유리 할 것으로 생각되고 하악골은 피질골에 무리한 힘이 전달되지 않도록 탭을 형성하고 임플란트를 식립하는 것이 좋을 것으로 생각된다. 또한 식립 된 임플란트의 상단에서 하단까지 최소 1.
- 5-mm 임플란트의 pull-out resistance를 측정한 실험으로서 직경이 큰 임플란트의 pull-out resistance?]-15% 증가한 것으로 나타났지만 전단응력은 직경이 작은 경우가 상대적으로 22% 높은 것으로 나타났다. 본 연구에서는 12주 후 직경 3.75-mm 임플란트의 경우와 직경 5.0-mm 임플란트의 경우에서 각각 2.5 N/mm2, 2.4 N/丽로 두 실험군에서 유의한 차이가 없는 것으로 나타났는데 이는 제거회전력에 저항하는 골계 면의 골 유착 정도가 두 실험군에서 차이가 없음을 보여주는 것이라 생각된다. Ivanofif등도 피질골에서 측정한 전단응력이 직경의 변화에 따른 유의한 차이가 없음을 강조했으며 Hirofumi 등의 실험도 사체를 사용했다는 한계가 있어서 생체 반응의 결과로 얻어지는 진정한 의미의 골유착 정도를 비교 평가하기에는 의미가 적다고 생각된다.
- 4 Ncm였다고 보고하였다. 본 연구에서는 가토의 경골에서 측정한 절삭형 임플란트의 평균 제거회전력이 4주 후 경우에는 직경 3.75-mm 임플란트에서 20.9 Ncm, 직경 5.0-mm 임플란트에서 37.6 Ncm 였고 12주 후 경우에는 직경 3.75-mm 임플란트에서 23.1 Ncm, 직경 5.0-mm 임플란트에서 43.2 Ncm 였다. 직경의 증가에 따라서 골과의 접촉 면적이 증가하게 되어 제거회전력이 증가하게 될 것으로 예상되었다.
- 8Ncm 였다 (Table Ⅲ). 식립 4주 후 직경 3.75-mm 임플란트 실험군에서 가장 낮은 평균 제거회전력을 보이고 있으며 식립 12 주 후 직경 5.0-mm 임플란트 실험군에서 가장 높은 평균 제거회전력을 보였다 (Fig. 6). 임플란트 직경에 따른 평균 제거회전력은 통계적으로 유의한 차이가 있었다 (p<0.
- 이상의 연구에서 가토에 식립된 임플란트 직경의 변화가 골유착 정도에는 영향을 미치지 않는 것으로 연구되었다.
- 6). 임플란트 직경에 따른 평균 제거회전력은 통계적으로 유의한 차이가 있었다 (p<0.05).
- 제거회전력은 직경 5.0-mm 임플란트가 직경 3.75-mm 임플란트보다 크게 측정되었다. 평균 제거회전력은 4주 실험군에서 직경 3.
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