연구 목적: 이 연구의 목적은 골형성단백질 (recombinant human Bone Morphogenetic Protein-2; rhBMP-2)이 코팅된 임플란트가 치조골 증대에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 연구 재료 및 방법: 6마리의 비글견이 실험에 사용되었다. 6개의 8 mm 길이의 임플란트가 발치 후 6개월 이상의 충분한 치유기간이 경과한 비글견의 치조골에 5 mm 깊이로 식립되었다. 각각의 동물에 좌측과 우측의 악궁-분할형으로 임의추출하여 한쪽에는 1.5 ml/mg 농도의 rhBMP-2가 코팅된 임플란트를, 반대편에는 코팅되지 않은 대조군 임플란트를 식립하고 임플란트 주변 골에 round bur를 이용하여 피질골 천공을 시행하였다. 점막골막판막에 이완절개를 시행하여 판막을 접합시키고 봉합하여 임플란트가 피개되도록 하였다. 방사선 사진 촬영은 수술 직후 (기준치), 수술 4주후, 수술 8주 후에 시행하였다. 측정은 각 방사선 사진의 임플란트 덮개나사 최상방에서 변연골까지의 거리를 측정하여 골 형성량을 계산하였다. 수술 직후와 수술 8주 후에 임플란트 안정도 (Implant Stability Quotient value; ISQ value)를 측정하였다. 통계분석을 위해 SPSS software를 사용하여 Man-Whitney ranksum test와 Wilcoxon signed ranksum test를 시행하였다. 통계적 유의수준은P=.05를 기준으로 하였다. 결과: 골형성단백질이 코팅된 임플란트에서 수직 결손부 상방으로 약 0.6 mm의 골 형성이 관찰되었다. 대조군에서는 제한된 양의 골 형성 혹은 골 소실이 일어났다. 각 시기에 따른 실험군과 대조군간의 골 형성량에 유의한 차이가 있었다 (P<.05). ISQ value는 수술 직후에는 실험군과 대조군의 유의한 차이가 없었지만 수술 8주 후에는 실험군에서 대조군 보다 유의하게 높게 증가되었다 (P<.05). 결론: 골형성단백질이 코팅된 임플란트는 완전히 치유된 치조골에서 임상적으로 유의한 골 증대 효과가 있는 것으로 보인다.
연구 목적: 이 연구의 목적은 골형성단백질 (recombinant human Bone Morphogenetic Protein-2; rhBMP-2)이 코팅된 임플란트가 치조골 증대에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 연구 재료 및 방법: 6마리의 비글견이 실험에 사용되었다. 6개의 8 mm 길이의 임플란트가 발치 후 6개월 이상의 충분한 치유기간이 경과한 비글견의 치조골에 5 mm 깊이로 식립되었다. 각각의 동물에 좌측과 우측의 악궁-분할형으로 임의추출하여 한쪽에는 1.5 ml/mg 농도의 rhBMP-2가 코팅된 임플란트를, 반대편에는 코팅되지 않은 대조군 임플란트를 식립하고 임플란트 주변 골에 round bur를 이용하여 피질골 천공을 시행하였다. 점막골막판막에 이완절개를 시행하여 판막을 접합시키고 봉합하여 임플란트가 피개되도록 하였다. 방사선 사진 촬영은 수술 직후 (기준치), 수술 4주후, 수술 8주 후에 시행하였다. 측정은 각 방사선 사진의 임플란트 덮개나사 최상방에서 변연골까지의 거리를 측정하여 골 형성량을 계산하였다. 수술 직후와 수술 8주 후에 임플란트 안정도 (Implant Stability Quotient value; ISQ value)를 측정하였다. 통계분석을 위해 SPSS software를 사용하여 Man-Whitney ranksum test와 Wilcoxon signed ranksum test를 시행하였다. 통계적 유의수준은P=.05를 기준으로 하였다. 결과: 골형성단백질이 코팅된 임플란트에서 수직 결손부 상방으로 약 0.6 mm의 골 형성이 관찰되었다. 대조군에서는 제한된 양의 골 형성 혹은 골 소실이 일어났다. 각 시기에 따른 실험군과 대조군간의 골 형성량에 유의한 차이가 있었다 (P<.05). ISQ value는 수술 직후에는 실험군과 대조군의 유의한 차이가 없었지만 수술 8주 후에는 실험군에서 대조군 보다 유의하게 높게 증가되었다 (P<.05). 결론: 골형성단백질이 코팅된 임플란트는 완전히 치유된 치조골에서 임상적으로 유의한 골 증대 효과가 있는 것으로 보인다.
Purpose: This study was aimed to evaluate the effect of rhPMP-2 coated implants on alveolar ridge augmentation in dogs. Materials and methods: Six Beagle dogs were used in this study. Six 8.0 mm long anodized surface titanium implants were placed 5 mm into the mandibular alveolar ridge following 6 m...
Purpose: This study was aimed to evaluate the effect of rhPMP-2 coated implants on alveolar ridge augmentation in dogs. Materials and methods: Six Beagle dogs were used in this study. Six 8.0 mm long anodized surface titanium implants were placed 5 mm into the mandibular alveolar ridge following 6 month of healing period after extraction. Each animal received three implants coated with rhBMP-2 and three uncoated control implants using the randomized split-mouth design. Radiographic examinations were undertaken immediately at implant placement (baseline), at weeks 4 and 8 after implant placement. The amount of bone augmentation was evaluated by measuring the distance from the uppermost point of the coverscrew to the marginal bone. Implant Stability Quotient (ISQ) values were measured immediately at implant placement and 8 weeks after implant placement. For the statistical analysis, Man-Whitney ranksum test and Wilcoxon signed rank test of SPSS 12.0 software were used (P=.05). Results: The BMP group exhibited radiographic vertical bone augmentation about $0.6{\pm}0.7$ mm at 8 weeks later while controls showed bone loss about $0.4{\pm}0.6$ mm. There was significant difference among the rhBMP-2 group and controls in bone level change (P<.05). The ISQ values were significantly higher in the BMP-2 group than the control group at 8 weeks later (P<.05), while there was no significant difference at surgery. Conclusion: Within the limitation of this study, the rhBMP-2 coated on anodized implant could stimulate vertical alveolar bone augmentation, which may increase implant stability significantly on completely healed alveolar ridge.
Purpose: This study was aimed to evaluate the effect of rhPMP-2 coated implants on alveolar ridge augmentation in dogs. Materials and methods: Six Beagle dogs were used in this study. Six 8.0 mm long anodized surface titanium implants were placed 5 mm into the mandibular alveolar ridge following 6 month of healing period after extraction. Each animal received three implants coated with rhBMP-2 and three uncoated control implants using the randomized split-mouth design. Radiographic examinations were undertaken immediately at implant placement (baseline), at weeks 4 and 8 after implant placement. The amount of bone augmentation was evaluated by measuring the distance from the uppermost point of the coverscrew to the marginal bone. Implant Stability Quotient (ISQ) values were measured immediately at implant placement and 8 weeks after implant placement. For the statistical analysis, Man-Whitney ranksum test and Wilcoxon signed rank test of SPSS 12.0 software were used (P=.05). Results: The BMP group exhibited radiographic vertical bone augmentation about $0.6{\pm}0.7$ mm at 8 weeks later while controls showed bone loss about $0.4{\pm}0.6$ mm. There was significant difference among the rhBMP-2 group and controls in bone level change (P<.05). The ISQ values were significantly higher in the BMP-2 group than the control group at 8 weeks later (P<.05), while there was no significant difference at surgery. Conclusion: Within the limitation of this study, the rhBMP-2 coated on anodized implant could stimulate vertical alveolar bone augmentation, which may increase implant stability significantly on completely healed alveolar ridge.
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문제 정의
아직까지 이러한 실제 임상에 가까운 조건에서 rhBMP-2가 코팅된 임플란트를 통한 골증대에 대한 연구는 아주 부족한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 rhBMP-2가 코팅된 임플란트가 발치 후 생리적으로 치유된 치조골에서 골높이가 부족한 경우 치조골 증대 효과가 있는지 방사선 사진 계측과 ISQ 값 측정을 통해 비교 연구하여 보고자 하였다.
12 임상적으로 발치 후 생리적인 골 흡수가 진행된 하악 무치악 부위와 같은 경우 수직적으로 예견가능한 길이의 임플란트를 식립하기에 골높이가 부족한 경우가 있다. 본 연구는 골높이가 부족한 경우에 임플란트를 높게 식립하여 임플란트 표면에 코팅된 rhBMP-2가 골높이의 증대를 유도할 수 있는지를 알아보기 위해 시행하였다.
제안 방법
2단계에 걸쳐서 수술을 시행하였다. 1단계에서는 모든 실험동물의 상하악 소구치 및 대구치를 발치하였으며, 2단계에서는 임플란트를 식립하였다.
Ostell Mentor (Integration Diagnostic Ltd., Sweden)을 이용하여 식립 직후, 식립 8주 후 임플란트의 안정도를 측정하였다 (Fig. 5). 측정은 2번 시행하여 그 평균값을 기록하였다.
발치를 시행하고 약 6개월 후 치조골이 충분히 치유된 것을 확인 후 1단계 수술과 동일한 방법으로 전신마취와 국소마취를 하였다. 각각의 실험견에 하악 좌우측에 각각 3개씩 임플란트 (3개의 실험군, 3개의 대조군)를 식립하였으며 각각의 군별 임플란트 식립 부위는 악궁-분할형으로 임의로 선택되었다 (Fig. 2). 사용된 동물과 임플란트 개수는 Table 1과 같다.
수술 직후와 수술 48시간 후 penicillin G procaine과 penicilline G benzathine을 근육 내 주사로 주입하였다(1 ml/ 5 kg). 또한 치태관리를 위해 실험견들의 수술 후 2% chlorhexidine을 하루1 - 2회 시린지에 넣어 구강 내 소독을 시행하였다. 식사는 soft diet를 시행하였다.
, Busan, Korea)가 본 실험에 사용되었다. 모든 나사형 임플란트는 순수 티타늄으로, 임플란트 상부는 미세나사선, 하부는 0.8 mm pitch의 넓은 나사선을 가지도록 설계되었다(Fig. 1). 모든 임플란트 표면은 양극산화처리 처리되었으며, rhBMP-2 코팅된 임플란트는 E-coli를 이용하여 만든 rhBMP-2 (Cowellmedi Co.
1). 모든 임플란트 표면은 양극산화처리 처리되었으며, rhBMP-2 코팅된 임플란트는 E-coli를 이용하여 만든 rhBMP-2 (Cowellmedi Co., Busan, Korea)를 사용하여1.5 mg/ml 농도의 용액에 여러번 침적시킨 후 동결건조하는 방법으로 제작하였다.
발치를 시행하고 약 6개월 후 치조골이 충분히 치유된 것을 확인 후 1단계 수술과 동일한 방법으로 전신마취와 국소마취를 하였다. 각각의 실험견에 하악 좌우측에 각각 3개씩 임플란트 (3개의 실험군, 3개의 대조군)를 식립하였으며 각각의 군별 임플란트 식립 부위는 악궁-분할형으로 임의로 선택되었다 (Fig.
촬영시 필름과 임플란트가 평행하도록 하고 조사구에 직각이 되도록 하는 평행촬영법을 이용하였다. 변연골 높이를 측정하기 위해 1명의 숙련된 관찰자가 PACS software (Digi-X ver. 2.7.5.1, Hanjin Digi-X Co., Seoul, Korea)를 이용하여 임플란트 덮개나사 최상방에서 변연골 최상방까지의 거리를 측정하였으며 측정은 2주 간격으로 2번 시행하여 그 평균값을 기록하였다(Fig. 4).
수술 중 마취를 위해 Thiopental sodium (Pentothal, Choongwae Parma Co., Seoul, Korea)의 정맥 내 주사를 시행한 후 Halothane (Ilsunghalothane, Ilsung, Seoul, Korea)을 이용한 전신마취를 시행하였다. 실험부위의 1 : 100,000 epinephrine이 포함된 lidocaine (Lidocaine Huo, Huons, Seoul, Korea)을 이용하여 점막에 침윤마취한 후 fissure bur를 이용하여 분지부를 자르고 근원심 치근을 발치와에 손상이 가하지 않도록 조심스럽게 발치하였다.
수술 직후와 8주 후에 Portable X-ray (Port II, Genoray Co., Sungnam, Korea)를 이용해 방사선 사진을 촬영하였다. 촬영시 필름과 임플란트가 평행하도록 하고 조사구에 직각이 되도록 하는 평행촬영법을 이용하였다.
, Seoul, Korea)의 정맥 내 주사를 시행한 후 Halothane (Ilsunghalothane, Ilsung, Seoul, Korea)을 이용한 전신마취를 시행하였다. 실험부위의 1 : 100,000 epinephrine이 포함된 lidocaine (Lidocaine Huo, Huons, Seoul, Korea)을 이용하여 점막에 침윤마취한 후 fissure bur를 이용하여 분지부를 자르고 근원심 치근을 발치와에 손상이 가하지 않도록 조심스럽게 발치하였다. 치근단 촬영을 통해 남은 치근을 확인하였고 발치 후 치유를 돕기 위해 4-0 vicryl (Vicryl, Ethicon, Miami, USA) 봉합을 시행하였다.
임플란트 식립을 위해 치조정 절개를 하고 전층판막을 박리한 후 Denture bur (Denture bur L251-CN-060, NTI Kahla, Berlin, Germany)를 이용해 날카롭거나 불규칙한 피질골을 삭제하여 치조정을 평탄하게 한 후 하악골 한쪽에는 3개의 양극산화처리 임플란트(4.0 ×8 mm)를 식립하였고 다른 한쪽 부위에는 3개의 rhBMP-2 코팅한 양극산화처리 임플란트(4.0 ×8 mm)를 식립하였다.
실험부위의 1 : 100,000 epinephrine이 포함된 lidocaine (Lidocaine Huo, Huons, Seoul, Korea)을 이용하여 점막에 침윤마취한 후 fissure bur를 이용하여 분지부를 자르고 근원심 치근을 발치와에 손상이 가하지 않도록 조심스럽게 발치하였다. 치근단 촬영을 통해 남은 치근을 확인하였고 발치 후 치유를 돕기 위해 4-0 vicryl (Vicryl, Ethicon, Miami, USA) 봉합을 시행하였다.
치근단방사선사진 촬영을 통해 식립된 임플란트와 치조정간의 관계를 확인한 후 임플란트 안정도를 측정하였으며, 그 후 덮개나사로 덮고 긴장 없는 판막을 만들기 위해 골막절개를 시행하고 5-0 Gore-tex (GORETEXTM SutreCV5,W.L. Gore & Associates Inc., Flagstaff, AZ, USA)로 봉합을 시행하였다(Fig. 3).
대상 데이터
길이 8 mm, 직경 4 mm의 36개의 임플란트 (Cowellmidi Co., Busan, Korea)가 본 실험에 사용되었다. 모든 나사형 임플란트는 순수 티타늄으로, 임플란트 상부는 미세나사선, 하부는 0.
9). 또한 flap이 벌어져 임플란트 몸체의 협측이 노출된 임플란트가 3개가 있었는데(Fig. 10), 골유착이 실패한 임플란트와 연관은 없었으며 submerged 임플란트들과 각각의 군에서 골 높이가 유의한 차이가 없었기 때문에 데이터를 포함시켰다.
데이터처리
, Chicago, Il, USA)를 사용하였다. 각 기간별로 각 군의 평균과 표준 편차를 구하고 Man-Whitney ranksum test를 시행하여 각 기간별로 다른 군의 변연골 높이와 ISQ 값을 비교하였다. 또한 Wilcoxon signed ranksum test를 시행하여 같은 군에서 각 기간의 변연골 높이와 ISQ value를 비교하였다.
각 기간별로 각 군의 평균과 표준 편차를 구하고 Man-Whitney ranksum test를 시행하여 각 기간별로 다른 군의 변연골 높이와 ISQ 값을 비교하였다. 또한 Wilcoxon signed ranksum test를 시행하여 같은 군에서 각 기간의 변연골 높이와 ISQ value를 비교하였다. 통계적 유의수준은 P= .
5). 측정은 2번 시행하여 그 평균값을 기록하였다.
이론/모형
, Sungnam, Korea)를 이용해 방사선 사진을 촬영하였다. 촬영시 필름과 임플란트가 평행하도록 하고 조사구에 직각이 되도록 하는 평행촬영법을 이용하였다. 변연골 높이를 측정하기 위해 1명의 숙련된 관찰자가 PACS software (Digi-X ver.
성능/효과
6 mm로서 오히려 골소실이 일어났으며 실험군과 대조군간 유의한 차이가 있었다. 그리고 4주에서 8주사이에 약 0.25 mm의 골 소실이 양쪽 군에서 모두 나타났는데 4주와 8주간의 골 형성량은 유의한 차이가 있었다(Table 2, Fig. 7).
평균 ISQ값은 수술시에는 BMP군이 대조군에 비해 약간 낮았으나 유의한 차이는 없었던 반면 8주에는 BMP군에서 유의하게 더 높은 값이 나타났다. 또한 ISQ 값의 증가량이 BMP군에서 유의하게 더 높았다(Table 3, Fig. 8).
25 mm의 골 흡수가 일어났다. 먼저 BMP군에서 골 흡수가 일어난 원인은 아마도 신생조직이 광화된 골로 성숙되면서 부피가 수축되었을 가능성이 있고 이 결과는 Leknes 등11의 연구와 일치하는 결과이다, 대조군에서는 피질골의 골 재형성 때문에 골 소실이 일어났을 것으로 추측되며 이는 Hoar 등의 연구 결과와 일치하는 결과이다.14
방사선 사진 소견 상 대조군에서는 거의 변연골 높이가 변화가 없었던 반면, BMP군에서는 변연골이 임플란트 몸체를 따라 증대된 소견이 나타났다(Fig. 6). 평균적인 골증대량은 BMP 군에서는 4주에서 0.
본 연구에 따르면 발치 후 완전히 치유된 치조골에 식립된 양극산화 임플란트에 코팅된 rhBMP-2는 수직 골 증대를 일으킬 가능성이 있고 이는 임플란트의 안정성을 유의하게 증가시킬 가능성이 있다.
또 하나의 이유로는 E-coli를 이용해 생산한 BMP와 Chinese hamster ovary (CHO) cell을사용한 BMP간의 골 생성 능력에 차이가 있어서 나타난 결과 일 수도 있다. 본 연구에서 사용된 것은 E-coli를 이용한 rhBMP-2로 이전 연구에서 사용된 CHO cell 을이용해 생산한 BMP에 비해 대량으로 생산이 가능하다. 그런데 Bessho 등은 이 두 종류의 rhBMP-2를 사용한 실험결과 E-coli를 이용한 군에서 생성된 골밀도가 더 낮았으며 지방성 골수 (fatty marrow)가 형성됨을 보고한 바 있다.
수술 합병증으로 BMP군의 1개 임플란트가 골유착이 실패되어 rule out되었다(Fig. 9). 또한 flap이 벌어져 임플란트 몸체의 협측이 노출된 임플란트가 3개가 있었는데(Fig.
우선 방사선학적인 골 증대 양상을 보면 BMP 군에서는 8주후 약 0.6 mm의 골 증대가 일어났는데 총 2.5 mm의 결손 중 25%가 채워진 결과이다. 반면 대조군에서는 8주 후 약 0.
평균 ISQ값은 수술시에는 BMP군이 대조군에 비해 약간 낮았으나 유의한 차이는 없었던 반면 8주에는 BMP군에서 유의하게 더 높은 값이 나타났다. 또한 ISQ 값의 증가량이 BMP군에서 유의하게 더 높았다(Table 3, Fig.
평균적인 골증대량은 BMP 군에서는 4주에서 0.85 ±0.7 mm, 8주에서 0.6 ±0.7 mm였고 대조 군에서는 4주에 -0.14 ±0.5 mm, 8주에 -0.4 ±0.6 mm로서 오히려 골소실이 일어났으며 실험군과 대조군간 유의한 차이가 있었다.
후속연구
이 실험에서는 한가지 농도로 코팅된 임플란트만을 사용하였는데 E-coli를 이용해 제조한 rhBMP-2가 여러가지 농도에 따라 어떠한 반응을 보이는가에 대한 연구가 부족한 실정이므로 다양한 농도로 코팅한 임플란트를 사용한 연구가 필요할 것으로 사료되며 피질골과 달리 혈류 공급이 풍부한 상악동과 같은 상황에서 골형성단백질이 코팅된 임플란트가 어떠한 효과를 나타내는지에 대한 연구도 필요할 것이라 생각된다.
7). 임플란트 골유착 실패의 원인으로 Esposito 등이 제시한 여러 원인 중 본 실험의 임플란트의 실패원인으로는 수술 외상 (surgical trauma), 세균감염, 임플란트 표면 특성 (Implant surface characteristic) 등이 있을 수 있으나15 어떤 원인인지는 확실하지 않으며 추후 조직학적 관찰이 필요할 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
임플란트 표면처리기술의 최신 경향은 어떠한가?
평활한 기계절삭 표면으로부터 발달되어 온 임플란트 표면처리기술의 최신 경향은 치료기간의 단축, 골 유착의 증진, 골 증대 등을 목적으로 골형성 단백질 (Bone Morphogenetic protein; BMP)과 같은 생물학적인 활성 인자들을 임플란트 표면에 첨가하려는 시도가 이루어지고 있다. BMP란 전이 성장인자 (Transforming growth factor β; TGF-β)의 하위군에 속하는 효소로서,1 골격조직을 재생하기 위한 골유도과정에 필수적인 요소들을 조절하여 중간엽 줄기세포(Mesenchymal stem cell)로부터 골아세포의 증식을 촉진하고 골기질의 생합성을 도움으로써 골형성을 증진시키는 역할을 한다.
치과 임플란트의 식립 및 장기적인 성공을 위해서는 무엇이 필요한가?
치과 임플란트의 식립 및 장기적인 성공을 위해, 전체 임플란트를 둘러 쌀 정도의 적절한 양의 치조골이 존재해야 한다.12 임상적으로 발치 후 생리적인 골 흡수가 진행된 하악 무치악 부위와 같은 경우 수직적으로 예견가능한 길이의 임플란트를 식립하기에 골높이가 부족한 경우가 있다.
골형성 단백질은 어떤 역할을 하는가?
평활한 기계절삭 표면으로부터 발달되어 온 임플란트 표면처리기술의 최신 경향은 치료기간의 단축, 골 유착의 증진, 골 증대 등을 목적으로 골형성 단백질 (Bone Morphogenetic protein; BMP)과 같은 생물학적인 활성 인자들을 임플란트 표면에 첨가하려는 시도가 이루어지고 있다. BMP란 전이 성장인자 (Transforming growth factor β; TGF-β)의 하위군에 속하는 효소로서,1 골격조직을 재생하기 위한 골유도과정에 필수적인 요소들을 조절하여 중간엽 줄기세포(Mesenchymal stem cell)로부터 골아세포의 증식을 촉진하고 골기질의 생합성을 도움으로써 골형성을 증진시키는 역할을 한다.2-7 BMP군에는 약 15개 이상의 군이 있는데, 이중BMP-2가 치과의 골이식과 관련된 치료적인 목적으로 사용될 수 있음이 전임상적 연구와 임상적 연구를 통해 입증되어 왔다.
참고문헌 (15)
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