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문제 정의
- 지금까지 수많은 선학들의 연구에도 불구하고 티타늄 캡을 이용한 onlay 골이식 시 다양한 골 이식재 사용에 따른 신생골 형성 양상 및 계측에 관한 연구가 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 가토의 두개골에서 티타늄 반구를 이용한 다양한 종류의 골이식시 골형성 능력에 대해 알아보고자 시행되었다.
제안 방법
- 가토 16마리를 Xylazine®(Rompun, Bayer Co)과 Zoletil®(Yuhan Co, korea)을 각각 10 mg/kg와 50 mg/kg씩 근육내 주사하여 전신마취하였다.
- 대조군은 골이식을 시행하지 않고, 실험 1군은 장골에서 자가입자 골수망상골(particulated marrow cancellous bone: PMCB)을, 실험 2군은 합성골(Synthograft®, Boston, MA, USA)을, 실험 3군은 이종골(NuOss®, Brockton, MA, USA)을 이식하고, 티타늄 반구를 원형의 홈에 고정하였다 (Fig. 3-5).
- 두부 및 우측 장골능 부위를 제모하고 포타딘 용액으로 소독 후, 지혈을 위해 두부에 1:100,000 에피네프린을 함유한 2% 리도카인(유한양행, 한국)을 피하주입 (실험 1군의 경우 우측 장골능 부위도 inject)하였다. 두개골을 노출시키기 위해 No.15 blade를 이용하여 가토 두개골의 시상 봉합선을 따라 정중부에 절개를 가하고 골막을 거상하여 양쪽 두개골을 노출시킨 후, 8 mm trephine bur를 이용하여 두개골 시상 봉합선 좌, 우측에 각각 1개의 직경 8 mm, 깊이 0.2 mm 원형의 홈을 파고, 티타늄 반구로 덮힐 부위에 2번 round bur를 이용하여 다수의 small hole을 형성하여 출혈을 유발하였다(Fig. 2).
- (Yuhan Co, korea)을 각각 10 mg/kg와 50 mg/kg씩 근육내 주사하여 전신마취하였다. 두부 및 우측 장골능 부위를 제모하고 포타딘 용액으로 소독 후, 지혈을 위해 두부에 1:100,000 에피네프린을 함유한 2% 리도카인(유한양행, 한국)을 피하주입 (실험 1군의 경우 우측 장골능 부위도 inject)하였다. 두개골을 노출시키기 위해 No.
- 본 실험에서 대조군은 출혈만 유도하였고, 실험 1군은 자가골이식(자가장골)을, 실험 2군은 합성골(synthograft®)를, 실험 3군은 이종골(NuOss®)를 이식하였고, 실험 결과 모든 군에서 이식부위로 특이한 염증조직의 침윤 없이 두개골과 접촉되는 부위와 반구의 내면을 따라 신생골의 형성이 관찰되었다.
- 본 실험에서는 GBR에 더 효과적인 완전히 폐쇄된 티타늅 반구를 차폐막으로 사용하여 3주, 6주에 각각 실험동물을 희생시키고, 이식된 수용부에서 일어나는 조직변화와 이식된 생체 물질에 따른 신생골 형성량 및 양상을 비교분석 하였다.
- 수술 부위를 생리식염수로 세척한 후, 4-0 Vicryl®로 골막을, 3-0 Mersilk®를 이용하여 피부를 층별로 봉합하였다.
- 수술 후 3주, 6주째에 pentothal sodium을 과량 주사하여 각 군당 2마리의 실험동물을 희생시킨 후, 이식부위를 포함하여 두개골을 채취하여 티타늄 캡을 벗기고 육안적 소견을 관찰하였다.
- 술 후 3일간 감염 방지 및 동통 감소를 목적으로 예방적 항생제(Fortimicin®, 0.2ml/kg)와 소염제(Fenaca®, Diclofenac, Hana Phrm Co., Korea)를 하루 2회씩 근주 하였다.
- 티타늄 반구를 포함한 이식부위 주변으로 정상골이 포함 되도록 채취하여, 10% 중성 포르말린에 2일간 고정하고, 10% nitric acid로 7일간 탈회한 후, 통상적인 방법에 의하여 탈수 및 파라핀 포매를 하였으며, mid-sagital section 후 5 μm 두께의 박절편을 제작하여, H & E 염색하여 광학 현미경으로 관찰하고, 디지털 영상으로 저장하는 방법으로 한 시편에서 2개의 영상을 얻었다.
대상 데이터
- 1. The titanium cap (annealed, 99.5%, Johnson Mattey Company, USA) had a height of 4 mm, diameter of 8 mm, and thickness of 0.25 mm.
- 수여부는 가토의 두개골이며, 가토 자가 장골, 합성골(Synthograft®, USA), 이종골(NuOss®, USA)을 이용하여 이식하였고, 티타늄 반구(4 mm height, 8 mm diameter, and 0.25 mm thickness with smooth surface)를 이용하여 덮었다(Fig. 1).
- 체중 2.5 - 3.0 kg 내외의 성숙한 수컷 가토 16마리를 사용하였다. 수여부는 가토의 두개골이며, 가토 자가 장골, 합성골(Synthograft®, USA), 이종골(NuOss®, USA)을 이용하여 이식하였고, 티타늄 반구(4 mm height, 8 mm diameter, and 0.
데이터처리
- Scion image®(Scion Corp., USA)를 이용하여 조직형태계측학적 분석을 시행한 후, ANOVA를 이용하여 각 군들 사이의 신생골 면적비율(NB, %) 및 총 골면적비율(AMT=NB+RG, %)의 통계적 유의성을 검증하였다.
- USA)을 이용하였다. 각 군의 계측값들의 정규성 검정을 시행하였으며, ANOVA를 이용하여 유의 수준 0.05에서 각 군들 사이의 신생골 면적 및 총 골면적 분석 값들을 비교 하였고, 간 군들의 3주, 6주 간의 골면적 비교를 위하여 독립 표본 t-test 시행 후 Duncan 방법으로 사후분석을 시행하였다.
성능/효과
- 두개골과 접촉되는 부위와 반구의 내면을 따라 전반적으로 풍부한 골형성이 관찰되었다. 골양조직의 표면을 둘러싼 골모세포를 동반한 가느다란 골소주가 관찰되었으며, 육아 조직 및 혈병이 줄어들었고, 미성숙한 신생골 형성의 증가가 관찰되었다 (Fig. 6-b).
- 육안적 검사결과 특별한 염증 소견이나 창상 이개 없이 잘 치유되었으며, 실험군과 대조군 모두 반원 모양의 골형성이 관찰되었다. 대조군은 실험 후 3주째는 부분적인 골형성과 많은 양의 혈병이 관찰되었고, 6주째 혈병이 더 줄어들고 골형성이 더 증가되는 소견이 관찰되었다. 실험 1, 2, 3군 모두 3주에 비하여 6주에 골형성이 더 증가되는 소견이 관찰되었다.
- 본 연구결과 골유도 재생술시 골형성 능력은 자가골이 가장 좋지만, 자가골 채취가 불가능할 경우, 적절한 차폐막을 사용한 합성골과 이종골 복합 이식방식도 좋은 대체제가 될 것으로 생각된다.
- 본 연구에서 자가골 및 NuOss® 입자는 이식골 입자의 흡수가 거의 없었고, 반면 β-TCP는 이식된 입자들이 새로이 형성된 골에 의하여 불규칙한 모양으로 치환되었다.
- 대조군은 실험 후 3주째는 부분적인 골형성과 많은 양의 혈병이 관찰되었고, 6주째 혈병이 더 줄어들고 골형성이 더 증가되는 소견이 관찰되었다. 실험 1, 2, 3군 모두 3주에 비하여 6주에 골형성이 더 증가되는 소견이 관찰되었다.
- 육안적 검사결과 실험군과 대조군 모두에서 특별한 염증 소견이나 창상 이개 없이 반원 모양의 골형성이 관찰되었다. 조직학적으로 3주째에 대조군, 실험 1군, 실험2군, 실험 3군 모두 이식골 주위 및 티타늄 반구 내면을 따라 신생 골형성이 관찰되었다.
- 육안적 검사결과 특별한 염증 소견이나 창상 이개 없이 잘 치유되었으며, 실험군과 대조군 모두 반원 모양의 골형성이 관찰되었다. 대조군은 실험 후 3주째는 부분적인 골형성과 많은 양의 혈병이 관찰되었고, 6주째 혈병이 더 줄어들고 골형성이 더 증가되는 소견이 관찰되었다.
- 이식된 이종골편 주위로 미성숙 신생골 형성이 관찰되었다. 이식골의 흡수는 거의 관찰되지 않았고, 이식골 입자는 자가골 보다는 작고 합성골 보다는 컸다. 입자는 비교적 균일했다 (Fig.
- 이식된 골편 주위로 신생골 형성량이 증가하였고, 신생골 형성부위에는 골모세포가 많이 관찰되었다 (Fig. 9-b).
- 이식된 골편 주위의 신생골이 증가하였고, 신생골이 성숙함에 따라 이식골과는 다른 층판의 형성이 관찰되었다. 이식골에는 골아세포가 관찰되었고, 신생골에서는 골아세포 및 골모세포가 관찰되었다.
- 이식된 합성골 주위로 신생골 형성이 더욱 증가하였고, 이식골의 흡수도 3주에 비하여 많이 진행된 것이 관찰되었다. 신생골 형성부위에는 골모세포가 많이 관찰되었고, 3주에 비하여 반구의 모양도 잘 유지되고 있었다 (Fig.
- 이식부위로 특이한 염증조직의 침윤없이 두개골과 접촉되는 부위와 반구의 내면을 따라 신생골의 형성이 관찰되었다. 연조직의 침투는 관찰되지 않았고, 많은 혈병 및 육아조직들이 골로 분화되기 못하고 남아있는 것이 관찰되었다(Fig.
- 조직학적으로 3주째에 대조군은 이식부위로 특이한 염증 조직의 침윤 없이 두개골과 접촉되는 부위와 반구의 내면을 따라 신생골의 형성이 관찰되었으며, 연조직의 침투는 관찰 되지 않았고, 실험 1군, 실험 2군, 실험 3군 모두 이식골 주위 및 티타늄 반구 내면을 따라 신생골 형성이 관찰되었다.
- 조직형태계측학적으로 3주, 6주 모두 자가골에서 가장 많은 신생골 형성이 나타났고, 신생골 면적 비교시 자가골, 이종골, 합성골 순으로 크게 나타났고, 각 군간의 통계학적으로 유의한 차이는 없었다(p>0.05).
- 조직형태계측학적으로 3주, 6주 모두 자가골에서 가장 많은 신생골 형성이 나타났고, 신생골 면적(NB, %) 비교시 자가골, 합성골, 이종골간의 통계학적으로 유의한 차이는 없었고(p>0.05), 실험군들과 대조군 사이에는 통계학적으로 유의한 차이가 나타났다(p<0.05, Table 1).
후속연구
- 향후 차폐막의 크기 및 모양의 변화, 차폐막으로 사용된 티타늄 반구 내면의 표면처리, 골 이식을 촉진시킬 수 있는 생체물질을 첨가하는 등의 추가적인 실험이 필요할 것으로 사료되며, 형성된 신생골의 성분 분석 및 물리학적 측정의 시행으로 추가적인 분석이 필요할 것으로 생각된다.
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