임플란트-지대주-나사의 적합에 관한 연구

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Ⅰ. 서 론

임플란트의 장기간 임상적 성공과 치료 영역의 확 대에도 불구하고 실패는 발생한다. 그러므로 최근엔 임플란트 실패의 요인이 재조명되고 있으며 이런 실 패는 주로 고정 또는 골 유착의 상실, 연조직의 합병 증, 기계적 문제로 크게 대별할 수 있는데, 이런 임 플란트 실패 요인 중 기계적인 문제는 임플란트의 성공적인 골유착 후에 가장 빈번히 생기는 후유증 중의 하나이다.^1-3)

임플란트 보철물의 정확한 적합도 및 안정성은 기 계적인 관점에서 무엇보다 중요하다할 수 있는데 임 플란트 시스템마다 약간의 차이는 있으나 임플란트 각 부품의 연결은 대부분 나사에 의해서 고정하고 있으며 이러한 screw joint는 Bra。nemark의 external hexagonal implant에서 시작, 발전되었다. 특히 단일 치아 수복 시에는 보철물의 회전방지를 위해서 external hex 구조가 반드시 필요한 형태이므로 지금 까지 시중에 나와있는 많은 임플란트 제품들이 external hex 구조를 갖고 있다. 임플란트와 지대주 (abutment)가 수동적으로 연결되기 위해서는 지대 주의 internal hex가 임플란트의 external hex보다 약 간 커야 하는데, Binon 등^4-9)은 이러한 유격현상 때문 에 지대주의 회전 운동 시에는 회전유격(rotational freedom)이 생기게 되며, 이러한 external hex의 회 전허용(rotational tolerances)은 그 정확도가 만족스 럽지 못하고(4.7�- 6.7�), 따라서 나사 결합의 안정성 이 떨어지며 그리고 external hex의 높이가 0.7-

1.0mm에 불과하기 때문에 보철물에 지속적인 교합 력이 가해질 경우에 많은 비율로 나사풀림 현상이 일어날 것으로 보고한 바 있다.

최근들어, 임상가들이 선호하는 대안적인 보철 디 자인은 지대주-cylinder 계면에서 임플란트와 지대주 를 직접 연결하는 보철 연결방식으로 옮겨가고 있 다. 나사에 의해 임플란트에 직접 연결되는 UCLA 지대주, 합착형 보철물에 이용되는 기성 티타늄 지 대주 또는 자가주조 제작 지대주가 이러한 예들에 속한다.¹⁰⁾ 현재 그 사용이 증가하고 있는 이러한 보 철물에서 보고된 보철적인 합병증에는 지대주 나사 (abutment screw)의 풀림과 파절, 임플란트 자체의 파절 등이 있다.^11-13)또한 임플란트 보철 연결시 이중 나사(stacked screw)를 이용한 배열에선 일정량의 움 직임을 부여하거나 응력을 감소시킨다고 추측되고 있으나, 이러한 임플란트와 지대주를 직접 연결하는 보철 연결방식에 있어서는, 임플란트-지대주 계면에 서 하나의 나사 연결부가 모든 부하를 받게 된다.^14,15) 다양한 지대주 시스템들은 재질, 기계적인 구조 뿐 만 아니라 절삭의 질이 서로 다른 각각의 특정 지대 주 나사를 가지고 있다. Burguete 등¹⁶⁾은 모든 나사 의 디자인은 서로 다른 preload-torque 관계를 갖는 다고 하였다. 또한 Binon 등^4-9)은 임플란트 구성성분 의 부적합이 빈번한 나사풀림, 만성적인 나사파절 뿐아니라 치태침착, 불리한 연조직 반응, 골유착의 상실 등을 가져올 수 있으므로, 구성성분의 정확한 적합이 매우 중요하다 하였으며, Byren등¹⁰⁾, Carr 등

17-19)은 지대원주와 임플란트 간의 수동적이고 완전한

대한치과보철학회지:Vol. 41, No. 4, 2003

임플란트-지대주-나사의 적합에 관한 연구

조선대학교 치과대학 보철학교실, 광주전남지방중소기업청*

김낙형∙정재헌∙손미경∙백대화*

※이 논문은 2002년도 조선대학교 학술연구비의 지원을 받아 연구 되었음.

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적합을 얻는 것이 매우 중요하며 이때 전하중(preload)도 최대로 얻을 수 있다 하였다.¹⁰⁾

따라서 여러 제조회사들은 자신들의 지대주와 지 대나사 형태가 경쟁회사의 그것보다 이러한 관점에 서 우수하다고 주장하지만, 자신들의 주장을 과학적 으로 입증하지는 못하고 있으며, 임플란트/지대주/

나사 조인트 특성에 관한 제공 자료도 부족한 실정 이다.

자연치아와 임플란트의 연조직 부착이 비슷하고 자연치아와 임플란트 주위의 미생물 군집도 비슷하 므로 임플란트 지지 보철물에서 잘 맞지 않는 변연 에 세균의 침입은 임상적으로 문제를 일으킬 잠재성 을 갖고 있다. 임플란트와 상부치관 사이의 미세누 출은 변연 적합도와 나사 입구를 통해서 나타나므로 상부구조물이 정밀하게 잘 적합되는 경우에서도 변 연에서의 세균의 침입을 봉쇄할 수는 없다.^11,20)임플 란트 상부 구조물을 통한 미생물의 투과는 연조직의 염증, 임플란트 주위염의 성공적인 치료를 방해할 수 있다. 따라서 상부구조물의 살균과 임플란트 내 면의 소독이 임플란트 주위염 치료에 추천되는 방법 이라고 하였으며, chlorhexidine vanish로 변연과 나 사입구를 봉쇄하는 것이 임플란트-치관경계 부위로 세균의 침입을 예방하는 또 다른 수단이 될 수 있다 하였고²¹⁾, Gross 등²⁰⁾은 골유착된 임플란트와 지대주 사이의 연결 부위에서 미세누출이 일어날 수 있으며 이로 인해 임플란트 주변 연조직의 염증과 악취를 유발할 수 있다는 전제 하에서 여러 임플란트 시스 템에서 임플란트와 지대치 사이의 미세누출을 검사 하였고 그 결과, 임플란트와 지대주 간에 미세누출 이 일어났으며 각 시스템간에 미세누출의 차이가 있 음을 보여주었고 체액(fluid)와 작은 분자들이 임플 란트와 지대주 사이의 공간을 통과할 수 있어 박테 리아 부산물과 박테리아의 성장에 필요한 영양소 등 을 포함한 체액이 그 사이의 공간으로 통과하여 임 상적으로 관찰되는 악취와 임플란트 주위염(peri- implantitis)에 기여하는 것으로 생각된다 하였다.

이와같이 임상적 여러측면에서 임플란트 보철의 수동적이며 정확한 적합은 무엇보다 중요하다 할 수 있는 바, 본 연구의 목적은 통상적으로 사용되고 있 는 수종의 hex-top 지대주 시스템의 임플란트/지대 주/나사 연결부의 계면 적합을 비교하고저 하였다.

Ⅱ. 연구 재료 및 방법 1. 연구재료

1) 고정체와 지대주, 지대나사의 선택

이 연구에서 선택된 임플란트 하부 고정체는 외부 육각구조를 갖는 임플란트(external hexagonal extention threaded implants)로서 Steri-Oss system(Steri-Oss, Yorba Linda, CA, USA)은 Hexlock 3.8D×10mm, 3i system(3i/Implant Innovations Inc, West Palm Beach, FL USA)은 Hexlock 3.75D×

10mm, AVANA system(AVANA Dental Implant Inc, Pusan, Korea)은 Hexlock 3.75D×10mm로 각 제조회사 시스템에서 무작위로 2개씩의 임플란트 고 정체를 선택하였고, Paragon system (Paragon Implant Company, Encino, CA USA)은 Taper-Lock External Hex Implant의 4.0D×10mm와 4.0D×

13mm 의 2개의 임플란트 고정체를 선택하였다.

지대주로는 하부 고정체에 직접 연결되는 UCLA type로 하였고 지대나사로는 각 제조회사에서 제품 으로 나와 있는 종류를 선택하였다(Table Ⅰ).

2) 나사 조임장치

임플란트 고정체와 지대주를 나사에 의해 연결시 제조회사의 지시된 회전력을 가할 수 있도록 digitalized torque controller(Bra�nemark system DEA 020 Torque Controller)를 이용하였다. 이 장치는 bur를 장착하여 나사를 조이는 장치로 10, 20, 32, 45Ncm 의 크기로 조임력을 조절할 수 있다.

2. 연구방법

1) 시편의 제작

(1) 레진블록에 임플란트 고정

임플란트는 치과용 서베이어를 이용하여 polymethyl methacrylate autopolymreizing acrylic resin (Orthodontic resin, Densply International Inc. USA)으로 블록을 만들어 고정하였다.

(2) 임플란트에 각 지대주의 연결

임플란트 고정체에 대응되는 UCLA type의 각 지 대주를 연결하여 digitalized torque controller (Bra。

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Fig. 2. Grinder-polisher unit(Omnilap 2000 SBT Inc).

nemark system DEA 020 TORQUE CONTROLLER) 를 이용하여 제조회사에서 추천하는 회전력(Table

Ⅰ)으로 조이고 10분 후에 다시 풀어 재차 지대주를 결합시킨 후 액상의 불포화 polyester (Epovia, Cray Vally Inc)에 매몰하고 완전히 중합시켰다.

(3) 시편의 절삭 및 연마

Grinder-polisher unit(Omnilap 2000 SBT Inc) 와 200, 1000, 1200 grit의 silicone carbied paper 를 순서대로 이용하여 절삭하고, plano cloth 와 1㎛

Al²O³로 절단부를 미세 연마한 후 ultrasonic clean- er에 넣어 물비누와 물로 세척하였다.

Table Ⅰ. Kinds of implant system, abutments, screws and torque value used in this study

Steri-Oss Staight abutment Teflon-coated titanium (4×10mm) alloy screw (Torq-Tite) 30

Titanium alloy screw 20

Gold-plated

Prep-Tite Post Gold-palladium alloy 32

3i Innovation abument(4×10mm) screw(Gold-Tite) Titanium alloy screw 20 Cemented

Gold alloy screw 30

AVANA abutment(4 8mm)

Hex-Lock abutment

PARAGON (EP 4.5mm)

Hex-Lock abutment

(EP 5.5mm)

Implant Recommended

system Abutment Screw type

torque(Ncm)

Fig. 1. Torque controller (Bra。nemark system DEA 020 Torque Controller).

Fig. 3. Samples which were cross sectioned and pol- ished.

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2) 시편의 광학 및 주사전자현미경적 관찰 광학 현미경(Stereoscopic Zoom Microscope, Model:SV-11, Zeiss Inc, Germany) 및 주사전자 현 미경(FESEM, Model:XL30SFEG, Phillips, Netherland)을 이용하여 임플란트-지대주-지대나 사 사이의 간극을 관찰하였다.

Ⅲ. 연구 성적

1. Steri-Oss system에서 임플란트-지대주-나사 의 적합 (Fig. 4, 5)

1) 나사와 임플란트 사이의 적합 (Fig. 4-a, b 및 Fig. 5-a, b)

타이타늄 나사의 경우에, 나사산의 면이 대응되는 임플란트의 면에 아주 일부 만이 접촉되어 있으므로 서 나사와 고정체 사이에 빈 틈이 크게 존재하고 있 다. 이에 비해 Teflon으로 코팅된 Torque-Tite 나사의 경우에는 타이타늄 나사의 경우보다 나사산의 면이 대응되는 임플란트의 면에 더 넓은 접촉을 이루나 역 시 나사와 임플란트 사이에 빈 틈이 크게 존재하였다.

2) 나사와 지대주의 적합(Fig. 4-c, d 및 Fig. 5-c, d) 나사 두부(head)의 기저부와 이에 대응되는 지대 주의 견부(shoulder)의 접촉은 타이타늄 합금 나사나 Teflon으로 코팅된 Torque-Tite 나사의 모든 경우에 나사(thread)의 중앙부에서 일부만이 접촉을 이루는 양상을 보였고, 나사의 두부의 측벽 및 경부의 측벽 과 지대주 사이에는 두 경우 모두에서 큰 틈이 존재 하였다.

3) 임플란트와 지대주의 적합(Fig. 4-e, f 및 Fig.

5-e, f)

임플란트와 지대주의 접촉에서 임플란트의 견부와 지대주의 기저부의 접촉은 타이타늄 합금 나사나 Teflon으로 코팅된 Torque-Tite 나사의 모든 경우에 양호한 접촉을 이루고 있으나, 임플란트 hex exten- sion의 측벽과 지대주 기저부 내면의 접촉은 Teflon 으로 코팅된 Torque-Tite 나사의 경우는 긴밀한 접촉 을 이루나 타이타늄 합금 나사의 경우에는 약간의 적은 틈이 존재하였다.

2. 3i system에서 임플란트-지대주-나사의 적합

타이타늄 합금 나사의 경우에, 나사산의 면이 대응 되는 임플란트의 면에 일부 만이 접촉되어 있으므로 서 나사와 고정체 사이에 빈 틈이 크게 존재하고 있 다. 이에 비해 순 금으로 코팅된 Gold-Tite 나사의 경우에는 타이타늄 나사의 경우보다 나사산의 면이 대응되는 임플란트의 면에 더 넓은 접촉을 이루며, 나사와 임플란트 사이에 틈도 더 적었다.

2) 나사와 지대주의 적합(Fig. 6-c, d 및 Fig. 7-c, d) 나사 두부(head)의 기저부와 지대치의 견부(shoulder)의 접촉은 타이타늄 합금 나사나 순금으로 코팅 된 Gold-Tite 나사의 모든 경우에 중앙부에서 일부만 이 접촉을 이루는 양상을 보였고, 나사의 두부 및 경 부의 측벽과 지대주 사이에는 두 경우 모두 큰 틈을 보였다.

7-e, f)

임플란트와 지대주의 접촉에서 임플란트의 견부와 지대주의 기저부의 접촉은 타이타늄 합금 나사나 순 금으로 코팅된 Gold-Tite 나사의 모든 경우에 양호한 접촉을 이루고 있으나, 임플란트 hex extension의 측 벽과 지대주 기저부 내면의 접촉은 타이타늄 합금 나사의 경우에는 약간의 적은 틈이 존재하였으나 순 금으로 코팅된 Gold-Tite 나사의 경우는 긴밀한 접촉 을 이루었다.

3. AVANA system에서 임플란트-지대주-나사 의 적합

타이타늄 합금 나사의 경우에, 나사산의 면이 대응 되는 임플란트의 면에 긴밀하며 넓은 접촉을 이루고 있으며 나사와 고정체 사이에는 빈 틈이 역시 존재 하고 있다. 이에 비해 금합금 나사의 경우에는 나사 의 중앙 하부에서는 타이타늄 나사의 경우보다 나사 산의 면이 대응되는 임플란트의 면에 더 긴밀하면서

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넓은 접촉을 이루고 있고 나사와 임플란트 사이에 틈도 아주 적었으나 나사의 상부에서는 큰 간격이 있었다(Fig. 9-a).

2) 나사와 지대주의 적합(Fig. 8-c, d 및 Fig. 9-c, d) 나사 두부(head)의 기저부와 지대치의 견부(shoulder)의 접촉은 타이타늄 합금 나사나 금합금 나사의 모든 경우에 본 연구에서 실험된 임플란트 시스템중 가장 넓으며 긴밀한 접촉을 이루고 있으며, 나사의 두부 및 경부의 측벽과 지대주 사이에는 두 경우 모 두 큰 틈을 보였다.

9-e, f)

임플란트와 지대주의 접촉에서 임플란트의 견부와 지대주의 기저부의 접촉은 타이타늄 합금 나사나 금 합금 나사의 모든 경우에 양호한 접촉을 이루고 있 으나, 임플란트 돌출 육각의 측벽과 지대주 기저부 내면의 접촉은 타이타늄 합금 나사나 금합금 나사의 경우 모두에서 틈이 존재하였다.

4. Paragon system에서 임플란트-지대주-나사의 적합

Paragon system에서 사용되는 나사는 타이타늄 합 금 나사만이 사용되는 관계로 타이타늄 합금 나사만 사용하였고 임플란트의 직경에 차이에 따른 두종류 의 임플란트를 대상으로 적합을 관찰하였다.

Paragon system의 경우는 나사의 경부가 다른 시스 템의 나사의 경우에 비해 길며 나사 산이 하부에 5개 정도만 만들어져 있어 다른 시스템의 나사에 비해 나 사의 경부 부위에 가장 큰 틈이 있었다. 하부에 만들 어져 있는 나사산의 면이 대응되는 임플란트의 면에 긴밀하며 비교적 넓은 접촉을 이루고 있으나, 역시 접 촉된 면의 하부에는 빈 틈이 크게 존재하고 있었다.

2) 나사와 지대주의 적합(Fig. 10-c, d 및 Fig.

11-c, d)

나사 두부(head)의 기저부가 경사면을 이루고 있

으므로서 다른 평평한 면을 갖는 나사 두부(head)의 기저부와는 다른 양상을 보이고 있으며 지대주와의 접촉도 다른 시스템의 경우에 비해서 가장 적게 일 부에서만 접촉하는 양상을 보였다. 그리고 나사의 두부는 가장 긴 형태를 이루고 있으며 지대주와의 사이에는 틈을 보였다.

11-e, f)

임플란트와 지대주의 접촉에서 임플란트의 견부와 지대주의 기저부의 접촉은 모든 경우에 양호한 접촉 을 이루고 있으나, 임플란트 돌출 육각의 측벽과 지 대주 기저부 내면의 접촉도 양호한 양상을 보였다.

따라서 임플란트 시스템과 관련하여 임플란트-나 사-지대주 사이의 적합을 전체적으로 살펴 보면 다 음과 같았다.

1) 나사와 임플란트 사이의 적합(Fig. 4-a, b�

Fig. 11-a, b, Table Ⅱ)의 비교

나사와 임플란트 사이의 적합에선 external hex type의 모든 임플란트 시스템에서는 나사의 경부에 가장 큰 틈들이 존재하고 있음을 알 수 있었으며, 임 플란트 시스템에 따른 나사의 경부에서의 틈의 크기 비교에서는 나사의 경부가 길게 만들어진 Steri-Oss 시스템의 나사와 AVANA 시스템의 나사 및 Paragon 시스템의 나사의 경우에 나사의 경부에 가장 큰 틈들 을 보여주었으나, 3i 시스템의 나사의 경우에는 나사 의 경부의 두꺼운 두께 부여로 본 실험시편 중에서는 이 부위에서 가장 적은 틈을 보였다. 나사산의 면이 대응되는 임플란트의 면에 접촉되는 부위는 나사산

Table Ⅱ. Length of contact face of screw and fixture

Steri-Oss Ti screw 100㎛

Steri-Oss Torque-Tite 200㎛

3i Ti screw 165㎛

3i Gold-Tite 270㎛

AVANA Ti screw 250㎛

AVANA Gold screw 300㎛

PARAGON Ti screw 200㎛

PARAGON Ti screw 150㎛

Specimen Contact Length(㎛)

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의 상부가 접촉되고 하부에서는 틈을 볼 수 있었다.

나사의 재질에 따른 나사와 임플란트 사이의 적합 (Table Ⅱ)에선 대체로 순금으로 코팅된 Gold-Tite 나사, 금합금 나사, Teflon으로 코팅된 Torque-Tite 나사의 경우가 타이타늄 나사의 경우보다 나사산의 면이 대응되는 임플란트의 면에 더 넓은 접촉을 이 루었다. 그러나 AVANA의 금합금 나사의 경우에 나 사의 하부에서는 좋은 접촉을 이루나 나사의 상부에 서는 틈이 존재하는 양상을 보여주었다.

2) 나사와 지대주의 적합(Fig. 4-c, d�Fig. 11-c, d)의 비교

나사 두부(head)의 기저부와 지대주의 견부(shoulder)의 접촉은 임플란트 시스템에 따라 접촉면적에 서 차이를 보여주고 있는데 나사 기저부 및 그에 대 응되는 지대주의 부위가 평평하게 디자인 된 AVANA 시스템의 경우가 제일 넓은 접촉을 보였고 그다음엔 나사 기저부는 평평하나 그에 대응되는 지대주의 부위가 약간 경사져 디자인 된 3i 시스템 및 Steri-Oss 시스템의 경우엔 부분적으로 긴밀한 접촉을 이루는 양상을 보였으며 나사 기저부 및 그 에 대응되는 지대주의 부위가 경사져 디자인 된 Paragon 시스템의 경우엔 이부위에서의 접촉이 가장 적었다. 그리고 나사의 두부 및 경부의 측벽과 지대 주 사이에는 대부분 나사의 경우에 임플란트 시스템 에 따라 정도의 차이를 보여주고 있기는 하지만 모 든 경우에 틈이 존재하였다.

3) 임플란트와 지대주의 적합(Fig. 4-e, f�Fig.

11-e, f)의 비교

임플란트의 견부와 지대주의 기저부의 접촉은 모 든 시스템의 경우에 대체로 양호한 접촉을 이루고 있 으나, 임플란트 돌출 육각의 측벽과 지대주 기저부 내면 사이엔 대부분 틈이 존재하였다. 그러나 그 부 위의 접촉양상은 대체로 Teflon으로 코팅된 Torque- Tite 나사의 경우, 순금으로 코팅된 Gold-Tite 나사의 경우가 해당 임플란트 시스템에서 사용한 타이타늄 나사의 경우, 또한 AVANA의 금합금 나사 및 타이타 늄 나사의 경우 보다 더 긴밀한 접촉을 이루었고, 타 이타늄 나사만 사용했던 Paragon 시스템의 경우엔 다른 임플란트 시스템의 타이타늄 나사의 경우보다 이 부위에서의 접촉이 더 양호한 양상을 보였다.

Ⅳ. 총괄 및 고안

외측성 육각구조를 가진 임플란트 고정체를 지대 주와 접합하는 양식은 Bra�nemark가 최초로 임상에 응용한 이후 Bra�nemark system과 호환성이 있는 system이 다수 등장하게 되었다. System 간의 호환 성 성립이라는 관점에서 중요하지만 지대주와 임플 란트 고정체의 적합이 풀리지 않도록 하기 위해서 적합 정밀도의 향상이 필요하다. Binon 등^5-9)은 임플 란트와 지대주 경계면에서의 회전 운동(rotation)을 최소로하면 나사가 풀리기 어렵고 안정된 접합을 얻 을 수 있다고 하였고 system 간에 회전에 차이가 있 음을 보고했다. 그리고 Gross 등²⁰⁾은 5가지의 implant system을 대상으로 지대주와 임플란트 고정 체에 있어서의 미세누출(microleakage)을 조사하여 system 간에 차이가 있음을 보고한 바 있다. 따라서 본 연구에서도 임플란트 시스템에 따른 임플란트-지 대주-나사 계면의 적합도를 평가하기 위하여 광학 및 주사전자 현미경을 통하여 관찰하고저 하였다.

Binon 등⁴⁾, Schulte 등^22,23)은 각 제조회사에서 제작 한 기성품들은 나름대로 고도의 정확성과 정밀성을 내세우고 있지만 여러 임플란트 구성성분 간의 적합 도 평가에 관한 연구에서 임플란트 시스템간에 차이 를 보여주고 있었다고 하였는데, 본 연구의 결과 (Fig. 4�Fig. 11)에서도 각 임플란트 시스템에 따른 임플란트-지대주-나사의 적합에선 서로 차이가 있음 을 알 수 있었다. 이는 임플란트 시스템들은 구성성 분들에서 각기 다른 재질, 기계적인 구조 예를들어, 나사의 거리, 상부의 형태, 축의 직경 및 구조, 축의 길이, 그리고 지대주 나사 두부와 지대주의 internal ledge 사이의 접촉면적 뿐만 아니라 절삭의 질이 서 로 다르기 때문이라고 사료된다.

나사와 임플란트 사이의 적합 (Fig. 4-a, b�Fig.

11-a, b)에선 external hex type의 모든 임플란트 시 스템에서는 나사의 경부에 가장 큰 틈들이 존재하고 있음을 알 수 있었으며, 임플란트 시스템에 따른 나 사의 경부에서의 틈의 크기 비교에서는 다른 시스템 에 비해 3i 시스템의 나사의 경우가 나사의 경부의 두꺼운 두께 부여로 본 실험시편 중에서는 이 부위 에서 가장 적은 틈을 보였는데 이와 같이 나사 경부 의 디자인에 따라 틈의 크기의 차이가 있다고 생각 된다. 나사의 면이 대응되는 임플란트의 면에 접촉

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되는 부위는 나사면의 상부가 접촉되고 하부에서는 틈을 볼 수 있었는데 이는 나사의 조임에 의해 신장 된 나사가 다시 압축력을 발휘하므로서 나사의 상부 가 대응되는 임플란트의 면에 접촉되기 때문이라고 생각된다. 정 등²⁴⁾은 지대나사의 재질에 따른 나사의 안정성에 미치는 영향에 대해 규명하고저 여러 가지 재질의 지대나사를 사용한 후, 임플란트 고정체와 지대나사 간의 간극을 주사전자 현미경을 통해 관찰 한 결과 titanium alloy screw에서는 고정체와 지대 나사 사이에 불규칙적인 접촉과 비교적 큰 틈들이 관찰되었고 Teflon-coated titanium screw(Torq-Tite) 에서는 불완전한 접촉과 부분적인 접촉이 있었으며, gold alloy에 pure gold가 0.76μm 피복된 나사 (Gold-Tite)를 사용한 시편에서는 고정체와 지대나사 사이에 피복된 pure gold가 밀려들어가 빈틈을 채우 므로서 비교적 긴밀한 접촉을 이루어 내고 있었으 며, 일반 gold alloy screw에서는 titanium alloy screw 에 비해 비교적 적은 틈을 보이며 긴밀하게 접촉되 고 있음을 보여 줌으로서 재질에 따른 나사의 선택 시 타이타늄 합금 나사보다는 순금이 피복된 금합금 나사나 금합금 나사의 사용을 권장하였고 Gross 등²⁰⁾, Martin 등²⁵⁾이 임플란트 나사 재질에 따른 비교 연구 에서 Gold-Tite와 Torque-Tite가 타이타늄 나사보다 더 접촉이 우수하였다는 연구 결과와 같이 본 연구 에서도 나사의 재질에 따른 나사와 임플란트 사이의 적합에선 대체로 순금으로 코팅된 Gold-Tite 나사, 금합금 나사, Teflon으로 코팅된 Torque-Tite 나사의 경우가 타이타늄 나사의 경우보다 나사의 면이 대응 되는 임플란트의 면에 더 넓은 접촉을 이루었다. 그 러나 AVANA의 금합금 나사의 경우에 나사의 하부 에서는 좋은 접촉을 이루나 나사의 상부에서는 틈이 존재하는 양상을 보여주었는데 이는 절삭의 문제 등 인 것으로 생각된다.

나사와 임플란트 사이의 적합에 관한 본 연구의 결 과 (Fig. 4-a, b�Fig. 11-a, b)에서 보는 바와 같이 실 제 나사의 모든 면이 고정체의 대응되는 면에 전부 접촉하지 않고 일부만이 접촉되어 나사와 고정체 사 이에 빈틈이 크게 존재하므로서 나사의 풀림뿐만 아 니라 미생물의 군집, 악취, 부식 등이 이 부위에서 예 상되며 실제로 한 등²⁶⁾의 실험에서 사용된 나사를 제 거하여 검사한 결과 이 나사 부위에 많은 이물 및 변 색등 을 발견할 수 있었다하였다. 따라서 이 등²⁷⁾,

Breeding 등²⁸⁾, Patyk 등²⁹⁾은 이러한 부위에 sealer의 사용은 지대나사와 임플란트 고정체 나사홈 사이의 빈틈을 채우고 수분과 미생물을 차단하므로서 미생 물의 군집, 악취, 부식 등을 제거하는데 도움이 될 수 있는 한 임상적인 한 방법이라고 제안하기도 하였다.

나사와 지대주의 적합(Fig. 4-c, d�Fig. 11-c, d) 의 비교에서 나사 두부(head)의 기저부와 지대주의 견부(shoulder)의 접촉은 각 임플란트 시스템에서 그 부위의 디자인 형태에 따라 접촉면적에서 차이를 보 여주고 있었는데 나사 기저부 및 그에 대응되는 지 대주의 부위가 편평하게 디자인 된 AVANA 시스템 의 경우가 제일 넓은 접촉을 보였고 그 다음엔 나사 기저부는 편평하나 그에 대응되는 지대주의 부위가 약간 경사져 디자인 된 3i 시스템 및 Steri-Oss 시스 템의 경우엔 부분적으로 긴밀한 접촉을 이루는 양상 을 보였으며 나사 기저부 및 그에 대응되는 지대주 의 부위가 경사져 디자인 된 Paragon 시스템의 경우 엔 이부위에서의 접촉이 가장 적었다. Jo¨rne′us 등³⁰⁾ 은 나사두부의 형태에 따른 나사의 풀림 실험에서 나사두부의 형태가 바닥이 편평한 경우(flat head)가 원추형인 경우(conical head)보다 나사가 잘 풀어지 지 않는 우수한 결과를 나타낸다고 하였는데 그 이유 로는 원추형의 경우는 나사 두부와 지대치(abutment) 사이에서 마찰로서 torque의 주요부분을 잃게 되고 thread에 작은 force만을 허용하여 결국 나사 안 정 실험에서 편평한 경우보다 낮은 수치로 나타난다 한 바 있다. 그리고 나사의 두부 및 경부의 측벽과 지 대주 사이에는 대부분 나사의 경우에 임플란트 시스 템에 따라 정도의 차이를 보여주고 있기는 하지만 본 실험의 모든 시편에서 틈이 존재하였다. 나사 두부의 기저부에서 접촉 정도의 차이와 대부분의 경우 볼 수 있는 나사의 측벽에서의 유격은 나사의 풀림을 더욱 쉽게 발생시킬 수 있는 요인이 될 수 있으므로 앞으 로 이에 대한 개선이 더욱 필요하리라고 사료된다.

임플란트와 지대주의 적합 (Fig. 4-e, f�Fig. 11-e, f)의 비교에서 임플란트의 견부와 지대주의 기저부 의 접촉은 모든 시스템의 경우에 대체로 양호한 접 촉을 이루고 있으나, 임플란트 돌출 육각의 측벽과 지대주 기저부 내면 사이엔 대부분 틈이 존재하였 다. 그러나 그 틈의 간격은 대체로 Teflon으로 코팅 된 Torque-Tite 나사의 경우 또는 순금으로 코팅된 Gold-Tite 나사의 경우가 해당 임플란트 시스템에서

(8)

사용한 타이타늄 나사의 경우보다, 또한 AVANA의 금합금 나사 및 타이타늄 나사의 경우 보다 더 긴밀 하게 접근을 이루었다. 그리고 타이타늄 나사만 사 용했던 Paragon 시스템의 경우엔 다른 임플란트 시 스템의 타이타늄 나사의 경우보다 이 부위에서의 접 촉이 더 양호한 양상을 보였는데 이는 다른 시스템 나사의 돌출육각이 수직을 이루는데 비해 Paragon 시스템 나사의 돌출육각은 1.5�의 경사를 부여하므 로서 제조회사의 제안처럼 이 부위에서 더 긴밀한 접촉을 만들어 냈기 때문이라고 사료된다.

임플란트에 지대주 접촉은 기계적인 관점에서 중 요성과 생물학적인 관점에서중요성을 가질 수 있는 데, 우선 기계적인 관점에서 보면, 불안정한 접촉 계 면을 갖는 임플란트-지대주 연결은 임플란트를 지대 주에 연결하는 나사에 부당한 응력을 가할 수 있으

며^25,31), 상부 보철물과 임플란트 구성성분 간에 부적

합(misfit)이 존재하는 경우, 이러한 보철물에 기능하 중이 가해지면 그 결과로서 나사 결합체(screw joint) 내에 미세운동이나 이동이 발생되어 임플란트와 지 대주 사이에 부가적인 운동을 허용함으로써 더욱 불 안정한 나사 결합체를 야기하는 것은 물론 수복물의 불량한 계면적합, 나사의 파절 등을 초래할 수 있

다.^32,33)따라서 Boggan 등³⁴⁾은 대응되는 접합면 사이

에 긴밀한 접촉은 지대주 나사에 전달되는 하중을 최소화하는데 중요하다고 하였다. 또한 생물학적인 관점에서 보면, 자연치아와 임플란트의 연조직 부착 이 비슷하고 자연치아와 임플란트 주위의 미생물 군 집도 비슷하므로 임플란트 지지 보철물에서 잘 맞지 않는 변연에 미생물의 투과는 연조직의 염증, 임플 란트 주위염의 성공적인 치료를 방해할 수 있다.^35,36) Gross 등²⁰⁾, Besimo 등²¹⁾은 골유착된 임플란트와 지대주 사이의 연결 부위에서 미세누출이 일어날 수 있으며 이로 인해 임플란트 주변 연조직의 염증과 악취를 유발할 수 있다는 전제 하에서 여러 임플란 트 시스템에서 임플란트와 지대치 사이의 미세누출 을 검사한 결과, 임플란트와 지대치 간에 미세누출 이 일어났으며 각 시스템간에 미세누출의 차이가 있 음을 보여주었고 체액과 작은 분자들이 임플란트와 지대치 사이의 공간을 통과할 수 있어 박테리아 부 산물과 박테리아의 성장에 필요한 영양소 등을 포함 한 체액이 그 사이의 공간으로 통과하여 임상적으로 관찰되는 악취와 임플란트 주위염(peri-implanti-

tis)에 기여하는 것으로 생각된다 하였다.

Binon 등⁶⁾이 임플란트 구성성분의 부적합이 빈번 한 나사풀림, 만성적인 나사파절 뿐아니라 치태침 착, 불리한 연조직 반응, 골유착의 상실 등을 가져올 수 있으므로 구성성분의 정확한 적합이 매우 중요하 다 한 바와 같이, 임상적 여러측면에서 임플란트 보 철의 수동적이며 정확한 적합은 무엇보다 중요하다 할 수 있는데, 본 연구에서 살펴본 바와 같이 육각형 돌출 임플란트 시스템에선 제조사에 따라 임플란트- 지대주-나사 사이에는 다양한 양식으로 틈들이 존재 하므로 나사의 불안정, 미생물의 군집, 악취, 부식 등 을 고려하여 이에 대한 개선을 위한 앞으로 계속적 인 연구가 더욱 필요하리라고 사료된다.

Ⅴ. 결 론

본 연구에서는 임플란트-지대주-나사 계면의 적합 도를 평가하기 위하여 임플란트 고정체를 지대나사 로 지대주에 연결하고 그 복합체의 적합을 광학 및 주사전자 현미경을 통하여 관찰한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

1. External hex type의 모든 임플란트 시스템에서는 나사의 경부에 가장 큰 틈들이 존재하고 있었다.

2. 나사산의 면이 임플란트의 면에 접촉되는 양상은 나사산의 상부 일부가 접촉되고 하부에서는 틈을 볼 수 있었으며 임플란트 시스템에 따라 접촉되 는 정도에는 차이가 있었다.

3. 나사의 재질에 따라서는 대체로 순금으로 코팅된 Gold-Tite 나사, 금합금 나사, Teflon으로 코팅된 Torque-Tite 나사의 경우가 다른 타이타늄 나사의 경우보다 나사산의 면이 대응되는 임플란트의 면 에 더 넓은 접촉을 이루었다.

4. 임플란트 시스템에 따라 차이를 보여주고 있지 만, 나사 두부(head)의 기저부와 지대치의 견부 (shoulder)의 접촉은 대체로 긴밀한 접촉을 이루 는 양상을 보였고, 나사의 두부 및 경부의 측벽과 지대주 사이에는 모든 경우에 틈이 존재하였다.

5. 임플란트의 견부와 지대주의 기저부의 접촉은 모 든 시스템의 경우에 대체로 양호한 접촉을 이루 고 있으나, 임플란트 돌출 육각의 측벽과 지대주 기저부 내면엔 대부분 틈이 존재하며 임플란트 시스템에 따라 틈의 크기에는 큰 차이가 있었다.

(9)

결론적으로, 육각형 돌출 임플란트 시스템에선 제 조사에 따라 차이는 있기는 하지만 임플란트-지대 주-나사 사이에는 다양한 양식으로 틈들이 존재하므 로 나사의 불안정, 미생물의 군집, 악취, 부식 등을 고려하여 이에 대한 개선을 위한 앞으로 계속적인 연구가 필요하리라고 사료된다.

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Reprint request to:

Chae-Heon Chung, D.D.S., M.S.D., Ph.D.

Dept. of Prosthodontics, College of Dentistry, Chosun University 421, Seosuk-Dong, Dong-Gu, Gwangju, 501-825, Korea jhajung@mail.chosun.ac.kr

(11)

사진부도 ①

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

Fig. 4. Optical cross-sectional micrograph(a) and SEM(b, c, d, e, f) of implant-abutment connection in Steri- Oss implant system with Titanium alloy screw.

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

Fig. 5. Optical cross-sectional micrograph(a) and SEM(b, c, d, e, f) of implant-abutment connection in Steri- Oss implant system with Torque-Tite screw.

(12)

사진부도 ②

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

Fig. 6. Optical cross-sectional micrograph(a) and SEM(b, c, d, e, f) of implant-abutment connection in 3i implant system with Titanium screw.

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

Fig. 7. Optical cross-sectional micrograph(a) and SEM(b, c, d, e, f) of implant-abutment connection in 3i implant system with Gold-Tite screw.

(13)

사진부도 ③

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

Fig. 8. Optical cross-sectional micrograph(a) and SEM(b, c, d, e, f) of implant-abutment connection in AVANA implant system with Titanium alloy screw.

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

Fig. 9. Optical cross-sectional micrograph(a) and SEM(b, c, d, e, f) of implant-abutment connection in AVANA implant system with Gold alloy screw.

(14)

사진부도 ④

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

Fig. 10. Optical cross-sectional micrograph(a) and SEM(b, c, d, e, f) of implant-abutment connection in PARAGON implant system with Titanium alloy screw(Magnification ×40, ×100).

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

Fig. 11. Optical cross-sectional micrograph(a) and SEM(b, c, d, e, f) of implant-abutment connection in PARAGON implant system with Titanium alloy screw.

(15)

Statement of problem : There have been previous studies about considerable variations in machining accuracy and consistency in the implant-abutment-screw interfaces.

Purpose : The purpose of this study was to evaluate the machining accuracy and consistency of implant/abutment/screw combinations on two randomly selected implants from each of four manufactures.

Material and methods : In this study, screws were respectively used to secure a cemented abutment to a hexlock implant fixture; teflon coated titanium alloy screw(Torq-Tite) and titanium alloy screw in Steri-Oss system, gold-plated gold-palladium alloy screw(Gold-Tite) and titanium alloy screw in 3i system, gold screw and titanium screw in AVANA Dental Implant system, and titanium screws in Paragon System. The implants were perpendicularly mounted in polymethyl methacrylate autopolymerizing acrylic resin block(Orthodontic resin, Densply International Inc. USA) by use of dental surveyer. Each abutment screw was secured to the implant with recommended torque value using a digital torque controller. Each screw was again tightened after 10minutes. All samples were cross sectioned with grinder-polisher unit(Omnilap 2000 SBT Inc) after embeded in liquid unsaturated polyester (Epovia, Cray Valley Inc).

Results : There were the largest gaps in the neck areas of screws in hexagonal extension implants which were examined in this study.The leading edge of the abutment screw thread (superior surface) was in contact with the implant body thread, and the majority of the contacting surfaces were localized to the middle portion of the mating threads. Considerable variation in the contacting surfaces was noted in the samples evaluated. Amounts of contact in the abutment screw thread were larger for assemblies with Gold-Tite screw, gold alloy screw, Torq-Tite screw than those with titanium screws.The findings of intimate contact between the screw and screw seat were seen in all samples, regardless of manufacturers. However, microgap between the head and lateral neck surface of the screw and the abutment could be dectected in all samples.The findings of intimate contact between the platform of the implant and the bottom of the abutment were consistent in

A STUDY ON THE FIT OF THE IMPLANT-ABUTMENT-SCREW INTERFACE

Nak-Hyung Kim, D.D.S., M.S.D., Ph.D., Chae-Heon Chung, D.D.S., M.S.D., Ph.D., Mee-Kyoung Son, D.D.S., M.S.D., Dae-Hwa Back, Ph.D.*

Dept. of Prosthodontics, College of Dentistry, Chosun University Gwangju-Junnam Regional Small and Medium Business Administration* ABSTRACT

(16)

all samples, regardless of manufacturers. However, microgaps between the lateral surface of external hex of the fixture and the abutment could be dectected in all samples.

Conclusion : Considerable variations in machining accuracy and consistency were noted in the samples and the implant-abutment-screw interfaces were incomplete. From the results of this study, further development of the system will be required, including improvements in pattern design.

Key words : Maching accuracy, Hexlock implant fixture, Torque-Tite, Gold-Tite, Gold screw, Titanium screw