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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 β-TCP와 HA particle이 혼합된 이식재의 서로 다른 입자 크기가 토끼의 두개골에서 골유도 재생술을 이용한 수직골 이식술 시행 시 골형성에 대한 영향을 평가하여 적절한 크기의 이식재를 알아보고자 하였다.
- 본 연구의 목적은 차단막으로서 타이타늄 메쉬를 이용할 때 β-TCP 와 HA 입자가 혼합된 합성 골 이식재의 particle size가 골형성에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 하는 것이었다.
제안 방법
- #15 surgical blade (Feather, Osaka, Japan)를 사용하여 두개골의 정 중앙을 절개하고 전층 판막을 형성하여 박리하였고 이 때 골막이 찢어지지 않도록 조심스럽게 표피와 분리하여 박리하였다(Fig. 1-A).
- 수술후 토끼들에게 20 ml의 Gentamycin (Kukje Pharmacy, Sungnam, Korea)을 single intramuscular injection으로 투여하였다.
- , Sterling Heights, USA)을 갖춘 광학 현미경하에서 수행되었다. 각각의 시편에서 광화된 골과 골수 공간을 구성하는 신생 형성 골 조직의 퍼센트 비율이 타이타늄 메쉬 반구와 기존의 골에 의해 경계 지워지는 영역에 대해 상대적으로 계산되었다. 모든 시편은 12.
- 광학현미경 하에서 12.5배와 40배의 두 가지 배율로 관찰하였다. 12.
- 그리고 Goldner’s Trichrome method로 염색하고 CCD 카메라 (Polaroid DMC2 digital Microscope Camera(Polaroid Corporation, Cambridge, MA 02139, USA))가 부착되어 있는 광학현미경(Olympus BX, Tokyo, Japan)을 이용하여 두가지 배율(12.5배, 40배)로 조직학적 소견을 관찰하였다.
- 네 개의 표준화된 타이타늄 캡을 각각 중앙선 측면에 있는 원형 홈에 맞추어 위치시키고 타이타늄 pin (Dentium, Seoul, Korea)을 이용하여 고정하였다(Fig. 2-A, B).
- 모든 시편은 12.5배의 확대율로 이미지를 얻었고 40배에서 100배까지 확대하여 조직학적 분석을 시행하였다.
- 모든 표본은 샘플 사이에 오류를 배제하기 위하여 캡의 내면과 기존 두개골 사이의 공간에 한정하여 분석하였다.
- 타이타늄 캡의 중앙 부위를 저속 diamond saw (KULZER EXAKT 300(EXAKT, Norderstedt, Germany))로 시상으로 절단하여 탈회되지 않은 ground section (대략 200 μm 두께)을 만들었다.
- 수술후 토끼들에게 20 ml의 Gentamycin (Kukje Pharmacy, Sungnam, Korea)을 single intramuscular injection으로 투여하였다. 토끼들은 8주간 치유되도록 하였다.
대상 데이터
- 4개의 원형 홈이 내경 6 mm인 트레핀 드릴(XTP 5406; Dentium, Seoul, Korea)을 이용하여 중앙선의 양측에 각 2개씩 만들어졌다.
- 실험군에서는 다양한 양의 신생골과 남아 있는 β-TCP/HA, 그리고 새로 생성된 조직이 관찰되었다.
- 실험에 사용된 β-TCP/HA 세 가지 입자크기는 small (0.3 - 0.5 mm）, medium（0.5 - 1.0 mm, large (1.0 - 2.0 mm) 입자크기로 구분되었다.
- 실험에 쓰인 차폐막은 맞춤 제작된 반구모양의 타이타늄 메쉬로만든캡(높이: 3 mm, 직경: 6 mm; Dentium, Seoul, Korea)이었다. 캡의 형태는 해당 수치와 일치하는 구형태의 plastic ball에 압접하여 형성하였다.
- 이식재는 세 가지 particle size를 가지는 Hydroxyapatite (70%)/β-Tricalcium phosphate (30%) (Osteon®, Dentium, Seoul, Korea; 이하β-TCP/HA)였으며 사용된 입자 크기는 small (0.3 - 0.5 mm), medium (0.5 - 1.0 mm), large (1.0 - 2.0 mm)로 구분되었다.
- 타이타늄 캡을 두개골에 고정하기 위해 2 mm길이의타이타늄핀(Dentium, Seoul, Korea)을 한 시편당 3개씩 이용하였다.
- 토끼들은 실험 동물실 (24℃, 55% humidity, 1 atm, 12-hour light/dark cycle)에 있는 표준 우리에서 보관되었고 표준 음식과 수분을 공급받았다.
- 본 연구는 고려대학교 동물실험윤리위원회의 심의를 거쳐 시행하였다. 평균 5 kg의 무게를 가지는 여섯 마리의 수컷 뉴질랜드산 백 토끼를 이용하였고 실험 전에 토끼의 건강상태가 2주간 관찰되었다. 토끼들은 실험 동물실 (24℃, 55% humidity, 1 atm, 12-hour light/dark cycle)에 있는 표준 우리에서 보관되었고 표준 음식과 수분을 공급받았다.
데이터처리
- 8주 후에 타이타늄 캡하방에 생성된 신생골과 이식한 합성골의 영역을 전체면적과 비교하여 백분율로 표현하고 평균과 표준편차를 구하였다.
- 각각의 데이터는 Wilcoxon signed rank sum test를 이용하여 실험군과 대조군간의 차이를 분석하였고, Mann-Whitney U-test를 이용하여 실험군간의 신생골 및 전체골량을 비교하였다.
- 시편의 조직학적 검사 및 형태 계측학적 평가는 형태 계측 시스템인 SPOT software V4.0 (Diagnostic Instrument, Inc., Sterling Heights, USA)을 갖춘 광학 현미경하에서 수행되었다.
성능/효과
- 대조군에서는 새로 형성된 조직이 타이타늄 메쉬 하방을 거의 메우고 있었으나 상부에는 약간의 빈 공간이 있었으며 기존의 골 상부에 약간의 신생골이 형성됨을 확인할 수 있었다.
- large particle size와 medium particle size 사이에는 통계적 유의성이 있었으며 나머지 관계들에 대해서는 세 가지 particle size간에 통계적 유의성은 없었지만 평균치의 상당한 차이는 발견할 수 있었다.
- 그리고 신생골의 양은 β-TCP/HA particle size간에 차이를 보이지 않았으며 그 차이가 명확하지 않은 이유로 치유기간이 상대적으로 짧았음을 추측할 수 있다.
- 본 실험에서는 medium size (0.5 - 1.0 mm)가가장넓은 신생골과 β-TCP/HA영역을 나타내었으며, 따라서 가장 좋은 결과를 나타내었다고 볼 수 있다.
- 새로 형성된 신생골과 β-TCP/HA영역 넓이의 합을 각 그룹 간에 비교를 해 보면 대조군보다 실험군에서 통계적으로 더 많은 면적을 나타내었다(P = .002).
- 즉 평균 수치로만 따지자면 β-TCP/HA 흡수율은 large particle이 가장 크고 small particle, medium particle의 순이었다.
- 또한 HA-coated β-TCP는 그 특질에 의해서 임플란트의 고정과 기능에 적절한 경조직의 형성에 기여를 하는 것으로 보인다. 특히 본 연구에서 이용한 세 가지 particle size의 HA-coated β-TCP중에서 Medium sized particles (0.5 - 1.0 mm)이 새로 형성된 신생골과 남아있는 이식재의 양이 가장 많았으므로 골 형성에 가장 좋은 결과를 가져오는 것으로 사료된다.
후속연구
- 32 그러나 large-sized particle에 대한 연구는 아직 존재하지 않는다. 다만 지나치게 큰 입자간 공간은 오히려 골형성을 방해할 수 있고 이에 대한 임계점이 있지 않을까 추측할 수 있는데 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
- Murai 등27의 연구에서는 치유기간을 본 연구보다 4주 더 긴 12주를 가졌으며 신생골 형성에 있어서 유의한 차이를 보였다. 즉, 본 연구에서 치유기간을 12주 이상으로 길게 하였으면 유의한 차이를 얻어낼 수 있을 가능성도 있을 것이다. 따라서 이에 대한 추가 연구가 필요하다고 사료된다.
- 본 연구의 설계는 표준화된 골량을 구하는 것이 아니라 비율을 구하는 것이었으므로 이런 오차를 허용하여 실험을 진행하였다. 하지만 좀 더 표준화된 골이식재의 양을 위한 개선된 실험 설계가 필요하다. 그리고 신생골의 양은 β-TCP/HA particle size간에 차이를 보이지 않았으며 그 차이가 명확하지 않은 이유로 치유기간이 상대적으로 짧았음을 추측할 수 있다.
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