Purpose : This research evaluates the effect of the use of absorbable membrane barrier with deproteinized bovine bone (Bio-$Oss^{(R)}$, Switzerland) on bone healing in surgically created critical-sized defects in rat calvaria. Materials and Methods : Two standardized transosseous circular...
Purpose : This research evaluates the effect of the use of absorbable membrane barrier with deproteinized bovine bone (Bio-$Oss^{(R)}$, Switzerland) on bone healing in surgically created critical-sized defects in rat calvaria. Materials and Methods : Two standardized transosseous circular calvarial defects (5 mm in diameter) are made in each calvarium of 30 rats. These rats are divided into negative control group(n=15), positive control group(n=15) and two experimental groups(n=15). In the negative control group, defects are only filled with blood clots. In the positive control group, defects are filled with autogenous bone obtained from calvarium; in the experimental group 1, defects are filled with deproteinized bovine bone; and in the experimental group 2, defects are filled with deproteinized bovine bone with absorbable membrane. At the postoperative 1 week, 3 weeks. and 6 weeks, clinical. histologic and histomorphometric evaluations of the defects are performed. Results : 1. The grafted bone without membrane in the calvarial bone defect was scattered but, the grafted bone with membrane was stable. 2. $BioMesh^{(R)}$ membrane was absorbed beginning at 3 weeks, and was absorbed considerably at 6 weeks while maintaining the structural form of the membrane. 3. The use of membrane blocked soft tissue invasion. 4. In histomorphometric analysis. it showed the greatest amount of new bone formation in the positive control group. The amount of new bone formation was greater in the experimental group 2 than experimental group 1. At 6 weeks. the amount of new bone formation was greater in the positive control group than experimental group l(p<0.005). Conclusion : These results suggest that membrane increase the stability of grafted bone and protects from soft tissue invasion, and the use of the membrane may promote new bone formation in deproteinized bovine bone graft area.
Purpose : This research evaluates the effect of the use of absorbable membrane barrier with deproteinized bovine bone (Bio-$Oss^{(R)}$, Switzerland) on bone healing in surgically created critical-sized defects in rat calvaria. Materials and Methods : Two standardized transosseous circular calvarial defects (5 mm in diameter) are made in each calvarium of 30 rats. These rats are divided into negative control group(n=15), positive control group(n=15) and two experimental groups(n=15). In the negative control group, defects are only filled with blood clots. In the positive control group, defects are filled with autogenous bone obtained from calvarium; in the experimental group 1, defects are filled with deproteinized bovine bone; and in the experimental group 2, defects are filled with deproteinized bovine bone with absorbable membrane. At the postoperative 1 week, 3 weeks. and 6 weeks, clinical. histologic and histomorphometric evaluations of the defects are performed. Results : 1. The grafted bone without membrane in the calvarial bone defect was scattered but, the grafted bone with membrane was stable. 2. $BioMesh^{(R)}$ membrane was absorbed beginning at 3 weeks, and was absorbed considerably at 6 weeks while maintaining the structural form of the membrane. 3. The use of membrane blocked soft tissue invasion. 4. In histomorphometric analysis. it showed the greatest amount of new bone formation in the positive control group. The amount of new bone formation was greater in the experimental group 2 than experimental group 1. At 6 weeks. the amount of new bone formation was greater in the positive control group than experimental group l(p<0.005). Conclusion : These results suggest that membrane increase the stability of grafted bone and protects from soft tissue invasion, and the use of the membrane may promote new bone formation in deproteinized bovine bone graft area.
실험 동물은 각 실험군당 5마리씩 1주, 3주 및 6주에ethyl ether를 이용하여 마취를 시행하고 희생시켰다. 골막을 거상하여 두개골을 노출시킨 후 차폐막을 포함하지 않은 골결손부와 차폐막을 포함한 골결손부를 인접 건전골을 포함시켜 절제하고 10% 중성 포르말린에 2일간 고정한 후, 10 % formic acid와 10% 중성 포르말린을 1:1로 혼합한 용액으로 7일간 탈회시켰다. 골결손부의 중앙부를 중심으로 절편을 2군데에서 얻은 후 자동조직가공기를 이용하여 조직처리하고 파라핀에 포매하였다(Fig.
15 blade를 이용하여 백서의 두개 정중부에 2 cm 가량의 전층절개를 가한 후 피하조직을 박리하고 골막과 함께 양측으로 거상하여 두개골을 노출시켰다. 뇌경막과 두개 정중부를 지나는 혈관의 손상을 주의하면서 치과용 저속드릴과 지름 5 mm 크기의 trephing bur를 사용하여 백서두개골 양측에 지름 5 mm 크기의 두개골 전층결손부를 만들었으며, 결손부를 형성시 과도한 열의 발생을 방지하기 위하여 생리식염수를 사용하여 세척을 시행하였다.
탈회 및 염색과정을 거쳐 제작한 조직슬라이드를 대상으로 골결손부 변연에서 중심부로 형성되는 골의 면적을 측정하였으며, 결손부와 신생골의 면적은 Photoshop CS3 extended (Adobe, USA) 프로그램을 이용하여 측정하였다. 두개골 결손부의 신생골 형성정도를 평가하기 위하여 두개골에 형성된 전층 골결손부면적(붉은선 안의 면적)을 측정한 뒤 형성된 신생골 면적(보라선 안의 면적)을 측정하여 백분율(%=신생골 면적/두개결손부 면적)로 나타낸 후 비교하였다(Fig. 2).
이식골 및 막의 전위가 일어나지 않도록 조심스럽게 상부 골막을 당겨 봉합한 후 두피를 재위치시키고 4-0 ViciyF을 이용하여 봉합하였다. 술후 감염방지 및 동통 감소를 목적으로 aminoycoside계 항생제와 비스테로이드성 소염진통제를 5일간 근육주사 하였다.
실험 동물은 각 실험군당 5마리씩 1주, 3주 및 6주에ethyl ether를 이용하여 마취를 시행하고 희생시켰다. 골막을 거상하여 두개골을 노출시킨 후 차폐막을 포함하지 않은 골결손부와 차폐막을 포함한 골결손부를 인접 건전골을 포함시켜 절제하고 10% 중성 포르말린에 2일간 고정한 후, 10 % formic acid와 10% 중성 포르말린을 1:1로 혼합한 용액으로 7일간 탈회시켰다.
실험 2군에서는 일부에서 막의 흡수가 관찰되었으나 전체적으로 막은 잘 유지되고 있었다. 연조직의 침투는 차폐막 에 의해 차단되어 있었으며, 이식된 탈단백우골의 주위에서 신생골형성과 이식골의 변연에서 상당한 흡수소견을 관찰 하였다(Fig. 8).
25 - 1 mm 크기로 분쇄한 후 균일한 두께로 결손부에 이식한 것을 양성대조군(n=15)으로 하였으며 , 나머지 15마리의 백 서에서 좌측 두개에 형성된 골결손부에 탈단백우골을 균일 하게 이식한 것을 실험 1군(n=15), 그리고 우측 두개 결손부에 탈단백우골을 이식한 후 차폐막을 골결손 변연부보다 넓게 피개하고 위치한 것을 실험 2군(n=15)으로 분류하였다. 이식골 및 막의 전위가 일어나지 않도록 조심스럽게 상부 골막을 당겨 봉합한 후 두피를 재위치시키고 4-0 ViciyF을 이용하여 봉합하였다. 술후 감염방지 및 동통 감소를 목적으로 aminoycoside계 항생제와 비스테로이드성 소염진통제를 5일간 근육주사 하였다.
이식골의 종류 및 차폐막의 사용 여부에 따라 실험군을 분류하였다. 즉, 15마리의 백서에서 좌측 두개부에 5 mm 크기의 골결손부를 형성하고 결손부에 차단막 없이 혈병으로만 차도록 한 것을 음성대조군(n=15), 우측 두개 부에 결 손부 형성시 얻어진 골을 bone miller를 이용하여 0.
전기면도기를 이용하여 백서 후두부 피부를 삭모하고 베타딘을 이용하여 소독한 다음 1:100,000 epinephrine 함유 2% lidocaine을 국소 주입하였다. No.
이식골의 종류 및 차폐막의 사용 여부에 따라 실험군을 분류하였다. 즉, 15마리의 백서에서 좌측 두개부에 5 mm 크기의 골결손부를 형성하고 결손부에 차단막 없이 혈병으로만 차도록 한 것을 음성대조군(n=15), 우측 두개 부에 결 손부 형성시 얻어진 골을 bone miller를 이용하여 0.25 - 1 mm 크기로 분쇄한 후 균일한 두께로 결손부에 이식한 것을 양성대조군(n=15)으로 하였으며 , 나머지 15마리의 백 서에서 좌측 두개에 형성된 골결손부에 탈단백우골을 균일 하게 이식한 것을 실험 1군(n=15), 그리고 우측 두개 결손부에 탈단백우골을 이식한 후 차폐막을 골결손 변연부보다 넓게 피개하고 위치한 것을 실험 2군(n=15)으로 분류하였다. 이식골 및 막의 전위가 일어나지 않도록 조심스럽게 상부 골막을 당겨 봉합한 후 두피를 재위치시키고 4-0 ViciyF을 이용하여 봉합하였다.
탈회 및 염색과정을 거쳐 제작한 조직슬라이드를 대상으로 골결손부 변연에서 중심부로 형성되는 골의 면적을 측정하였으며, 결손부와 신생골의 면적은 Photoshop CS3 extended (Adobe, USA) 프로그램을 이용하여 측정하였다. 두개골 결손부의 신생골 형성정도를 평가하기 위하여 두개골에 형성된 전층 골결손부면적(붉은선 안의 면적)을 측정한 뒤 형성된 신생골 면적(보라선 안의 면적)을 측정하여 백분율(%=신생골 면적/두개결손부 면적)로 나타낸 후 비교하였다(Fig.
1).파라핀 포매 후 5 um 두께의 조직 절편을 만들었으며 Hematoxylin- Eosin 염색을 시행하여 광학현미경으로 조직학적 소견을 관찰하였다.
대상 데이터
골막을 거상하여 두개골을 노출시킨 후 차폐막을 포함하지 않은 골결손부와 차폐막을 포함한 골결손부를 인접 건전골을 포함시켜 절제하고 10% 중성 포르말린에 2일간 고정한 후, 10 % formic acid와 10% 중성 포르말린을 1:1로 혼합한 용액으로 7일간 탈회시켰다. 골결손부의 중앙부를 중심으로 절편을 2군데에서 얻은 후 자동조직가공기를 이용하여 조직처리하고 파라핀에 포매하였다(Fig. 1).파라핀 포매 후 5 um 두께의 조직 절편을 만들었으며 Hematoxylin- Eosin 염색을 시행하여 광학현미경으로 조직학적 소견을 관찰하였다.
생후 8주 정도의 체중 250-300 g 내외의 건강한 Sprague-Dawley계 백서 30마리를 선택하여 동일한 조건 아래서 시판되는 고형식으로 약 2주동안 사육한 후 실험에 사용하였다.
양성대조군에 서는 결손부 주위로 약간의 이식골이 흩어져 있었다. 실험 1군에서는 이식된 탈단백우골이 결손부 내부에 위치하고 있으며 이식골이 결손부 주위로 일부 흩어진소견을 관찰할 수 있었다. 실험 2군에서는 차폐막이 잘 위치하고 있으며, 이식골이 흩어짐없이 잘 유지되고 있음을 확인할 수 있었다 (Fig.
2) 실험재료
실험동물 골결손부의 이식재료는 탈단백우골 (Bio-Oss® Geistlich, Wolhusen, Switzerland)을 사용하였고, 흡수성막은 polyglycolide와 polylactide의 공중합체 (BioMesh®, Samyang Co., Korea)를 이용하였다. 흡수성막은 두께가 300 막표면은 다공성으로 구멍크기는 10T00 m 내 외였다.
, Korea)를 이용하였다. 흡수성막은 두께가 300 막표면은 다공성으로 구멍크기는 10T00 m 내 외였다.
데이터처리
각 군간의 신생골 형성정도는 ANOVA 분석을 시행하였으며 실험군간 유의성 여부를 위하여 Bonferroni's test를 시행하였다. 통계학적 분석은 SPSS 12.
성능/효과
ANOVA 분석결과 실험 1, 3, 6주에서 각 실험군간에 통계학적으로 유의한 차이를 보였다. 실험 1주에서는 양성대 조군(5.
Vuddhakanok 등Herzeler 등은 polylactide와 polyycolide의 1:1 공중합체막을 사용하여 차폐막의 효과를 입증한 바 있으며, 또한 조직소견에서 막이 생체친화 적이며, 실험 4-6주부터 흡수가 시작되나 5개월까지 막이 유지되어 골결손 재생에 충분히 사용할 수 있다고 하였다. 본 실험에서 사용한 차폐막은 polylactide와 polyglycolide 공중합체 흡수성막으로 탈단백우골과 차폐막을 함께 사용한 경우 탈단백우골만 사용한 경우에 비해 실험 1주 소견에서 차폐막 하방에서 염증소견이 더 많이 관찰되고 다핵거대 세포가 일부 출현하였으며, 실험 3주 소견부터 막의 일부에서 흡수가 진행되었으며, 6주 소견에서는 막의 흡수가 더 진행되었으나 전체적인 윤곽은 유지되고 있었으며 효과적으로 연조직의 침투를 차단하고 있음을 확인할 수 있었다.
Greenstein과 Caton">은 polylactic acid membrane을 가지고 치근표면에서 여러 결합조직 부착을 관찰한 실험에서 약 2개월 정도 분해가 되지 않고 남아 있다면 충분한 골의 형성을 유도할 수 있다고 하였으며, Hurzeler등에 의하면 2-8주 정도의 시간이 필요하다고 하였다. 본 실험에서 탈단백우골을 이식하고 차폐막을 사용한 경우 3주보다 6주에서 더 유의한 신생골이 형성되는 것을 확인하였으며, 다음으로 보아 최소 3주 이상은 막이 유지되어야 할 것으로 사료되었다.
본 실험의 신생골 형성을 조직형태학적 계측결과, 실험 6주의 소견들을 비교하면 차폐막을 사용한 경우, 차폐막을 사용하지 않은 경우에 비하여 유의한 신생골형성 차이를 나타냈다. 육안적, 조직학적 소견상 차폐막을 사용하지 않은 경우 이식골이 결손부 바깥으로 흩어진 소견을 확인할 수 있었으나 차폐막을 사용한 경우 이식골이 흩어지지 않고 잘 유지되고 있음을 확인하였다.
본 연구 결과 흡수성막을 탈단백우골과 같이 사용하는 경우 연조직의 침투를 차단하고 이식골의 안정성을 증진시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.
내부의 다공성은 인 간의 해면골과 비슷하며, 골모세포가 내부로 성장하는 것을 허용한다, Burchardt1®, Dahlin 등은 신선자가골보다 재혈관화가 늦고 면역거부반응, 질환전염의 가능성이 있기 는 하지만 자가골이식 대체물로 탈단백우골 이식을 추천한 바 있다. 본 연구에서 실험 1, 3, 6주 모두에서 백서 결손부 에 골이식을 시행하지 않은 경우에 비해 탈단백우골을 이식 한 경우 신생골형성이 유의하게 보다 많이 일어났으며, 조직학적소견상 탈단백우골 주위로 신생골의 형성을 관찰할 수 있었다. 자가골과 탈단백우골을 이식한 경우 실험 1주와 3주에서는 신생골형성에 차이가 없었고 실험 6주에서 자가골을 이식한 경우 탈단백우골을 이식할 때보다 많은 신생 골형성이 있었다.
Piattelli 등은 탈단백우골에서 파 골세포가 분화할 수 있고 흡수가 발생한다고 하였으며, Taylor 등에 의하면 원래의 소뼈 파골세포에 비하여 탈단 백우골의 파골세포의 크기와 숫자가 감소되어 있으며 흡수도 적게 일어난다고 하였다. 본 연구에서는 조직학적으로 탈단백우골 이식 후 실험 3주부터 탈단백우골의 흡수를 확인할 수 있었으며 실험 6주에서는 이식골 변연에서 상당부 분 흡수가 일어나는 것을 관찰할 수 있었다. 앞서 기술한 바와 같이 탈단백우골의 흡수에 대한 많은 이견이 있었지만, 본 연구 결과로는 탈단백우골의 흡수가 일어남을 확인하였으나 6주의 실험기간 동안에는 완전한 흡수를 확인할 수 없었다.
이식골의 흡수가 일부 일어났으나 대부분의 이식골은 흡수되지 않고 유지되고 있었으며 이식골 사이로 연조직의 침투가 일어났다. 비교적 이식골의 두께가 일정하게 유지되고 있었으나 중앙부위에서 두께가 약간 감소함을 확인할 수 있었다(Fig. 8).
실험 1군에서 염증소견은 많이 감소하였으며 이식된 탈단백 우골 주위로 새롭게 형성된 골이 둘러싸고 있고 이식골편 의 흡수는 관찰되지 않으며 일부에서는 섬유성 기질조직에서 연골세포가 관찰되었다(Fig. 7 C, D).
실험 2군에서는 골결손부에 비교적 균일한 두께로 이식골이 잘 유지되고 있었으며 차폐막 하방에서 많은 염증소견을 관찰할 수 있었다. 차폐막의 흡수는 관찰되지 않았으며 이식골 내부로 연조직 침투를 차단하고 있었다(Fig.
실험 1군에서는 이식된 탈단백우골이 결손부 내부에 위치하고 있으며 이식골이 결손부 주위로 일부 흩어진소견을 관찰할 수 있었다. 실험 2군에서는 차폐막이 잘 위치하고 있으며, 이식골이 흩어짐없이 잘 유지되고 있음을 확인할 수 있었다 (Fig. 3).
본 연구에서는 조직학적으로 탈단백우골 이식 후 실험 3주부터 탈단백우골의 흡수를 확인할 수 있었으며 실험 6주에서는 이식골 변연에서 상당부 분 흡수가 일어나는 것을 관찰할 수 있었다. 앞서 기술한 바와 같이 탈단백우골의 흡수에 대한 많은 이견이 있었지만, 본 연구 결과로는 탈단백우골의 흡수가 일어남을 확인하였으나 6주의 실험기간 동안에는 완전한 흡수를 확인할 수 없었다.
양성대 조군에서 염증세 포는 현저히 감소하였으며 신생 골 주와 숙주골의 골결합이 관찰되어 중심부 쪽으로 성장해 들어가고 있었고, 그 주위에는 혈관증식이 많이 형성되어 있어 왕성한 골형성 모습을 보여주고 있었다. 골결손부 내부에 이식된 이식골 변연부에 골의.
본 실험의 신생골 형성을 조직형태학적 계측결과, 실험 6주의 소견들을 비교하면 차폐막을 사용한 경우, 차폐막을 사용하지 않은 경우에 비하여 유의한 신생골형성 차이를 나타냈다. 육안적, 조직학적 소견상 차폐막을 사용하지 않은 경우 이식골이 결손부 바깥으로 흩어진 소견을 확인할 수 있었으나 차폐막을 사용한 경우 이식골이 흩어지지 않고 잘 유지되고 있음을 확인하였다. 또한 차폐막을 사용한 경우 이식골 내부로의 연조직 침투를 차단하였으며 이는 Brugnami", 등이 차폐막을 사용하면 이식골이 섬유성결체 조직으로 피복되는 것을 방지하여 좀 더 골아세포에 의한 신생골주 형성을 유도할 수 있다고 말한 것과 같은 소견을 보였다.
음성대조군과 양성대조군, 음성대조군과 실험 2군에서만 통계학적으로 유의한 신생골형성 차이를 나타내었다 , (p<0.005)(Table 2). 실험 3주에서도 양성대조군(19.
음성대조군에서 출혈 및 염증소견이 많이 감소한 것이 관 찰되고, 골결손부 변연부에서 골아세포의 출현 및 신생골주 의 형성을 보였다. 중심부에서는 골형성을 관찰할 수 없었 으며 주로 소성결합조직으로 채워져 있었다(Fig.
이상의 연구결과로 차폐막을 사용하는 경우 이식골의 안정화를 유도할 수 있으며, 탈단백우골 이식시 차폐막을 사용하면 이식골 내로의 연조직 침투를 차단하여 신생골 형성을 증진시킬 수 있다고 사료된다.
본 연구에서 실험 1, 3, 6주 모두에서 백서 결손부 에 골이식을 시행하지 않은 경우에 비해 탈단백우골을 이식 한 경우 신생골형성이 유의하게 보다 많이 일어났으며, 조직학적소견상 탈단백우골 주위로 신생골의 형성을 관찰할 수 있었다. 자가골과 탈단백우골을 이식한 경우 실험 1주와 3주에서는 신생골형성에 차이가 없었고 실험 6주에서 자가골을 이식한 경우 탈단백우골을 이식할 때보다 많은 신생 골형성이 있었다.
변연부에 소량의 신생 골 형성이 관찰되며 중심부에서도 골아세포를 관찰할 수 있었다. 중심부는 변연부에 비해 이식골의 두께가 얇은 소견을 보였으며 이식골편 내로 소성 섬유결합조직의 성장을 확인할 수 있었다(Fig. 6 C).
실험 2군에서는 골결손 변연부에서 골아세포에 의한 신생골주가 중심부 쪽으로 증식하고, 이식골 주위로도 신생골주 의 형성을 확인할 수 있었으며, 일부에서는 연골아세포가 관찰되었다. 차폐막의 일부가 흡수되는 소견을 보이나 전체적으로 잘 유지되고 있으며 연조직 또한 효과적으로 차단하고 있었다(Fig. 7E, F).
흡수와 골형성이 같이 발생하며 골의 재형성이 일어나고 있었다. 현저히 골성유합을 하여 3주군에 비해 보다 더 치밀한 골유합을 보였으나 이식골 내부로의 연조직 침투가 관찰되었다(Fig. 8).
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