흡연이 임프란트 수술에 미치는 영향에 관한 문헌고찰

The Effect of Cigarette Smoking on Dental Implant Related Surgery

Abstract

Among the several factors in implant failure and complications, smoking is one of complicated factors, which is difficult for the dentists to control. If it is obscure to detect the cause of the implant failure and complications throughout the treatment procedure, clinician may consider smoking, drinking habit or the way of maintaining oral hygiene, but it is hard to confirm. There are lots of researches on smoking effect to the implant failure. The mechanism is similar with the disadvantage of smoking itself. Nicotine and CO produced by smoking cause to impair fibroblast function, to reduce healing of bone graft, to decrease blood supply and to increase coagulation of platelets. The amount of mineral in smokers’

bone is 10~20% lower in ordinary males, and 15~30% lower in the females than in non-smokers and it is proved that the amount of mineral in non-smokers is 2~6 times higher than long-term smokers. It is presumed that the failure rate of implants on smokers is higher than non-smokers. Smoking is fetal to implant long-term survival rate as well as failure rate.

Success of implant osseointegration depends on duration of smoking or amount of smoking. Short-term smoking is rarely relevant to survival rate. It is reported that non-smoking lead higher survival rate, and that the effect of smoking is reversible. Therefore, this research is about the effect of cigarette smoking and considerations on dental implant related surgery.

Key Words: dental implant, maxillary sinus (Implantology 2011; 15(2): 180~187)

흡연이 임프란트 수술에 미치는 영향에 관한 문헌고찰

정경인, 김수관, 문성용, 오지수

조선대학교 치의학전문대학원 구강악안면외과학교실

Kyung-In Jeong, Su-Gwan Kim, Seong-Yong Moon, Ji-Su Oh

Department of Oral and Maxillofacial Surgery, School of Dentistry, Chosun University, Korea

지난 20여 년 동안 임프란트 식립과 관련한 술식이 날로 발전하였으며 최근에는 임프 란트 5년 생존율이 90%에서 최대 98%에 이른다는 보고도 발표되고 있다^1-3. 발표한 후 임프란트 성공에 관한 여러 명제가 주장되어 왔지만 건전한 연조 직과 우수한 골 유착이라는 명제는 여전히 임상의 근간 이 되고 있다. 그러나 술자가 조절하기 어려운 많은 요소 들이 임프란트 성공에 있어 걸림돌이 되고 있으며 이중 흡연은 임프란트 실패와 연관된 치명적인 위험 요소 중 하나이다^4,5.

임프란트 실패와 관련한 흡연의 영향에 대하여 많은 연 구가 있었다. 특히 Bain과 Moy는 1990년대 초반부터 흡연 이 임프란트 골 유착을 저해한다는 사실을 경고했으며⁶, Lindquist 등은 하악에 식립된 임프란트의 변연골 흡수와 흡연의 관계에 대하여 보고하였다⁷. 실제로 담배의 부산 물질은 생물학적 단계에서부터 창상치유를 저해하며 스 스로 골모세포(osteoblast), 섬유모세포(fibroblast)를 억 제하여 골 재생을 방해하고 조직의 강도를 낮춘다고 알려 져 있어 흡연자에서 임프란트 성공에 대한 예측을 어렵게 한다고 하였다⁸. 그러나 최근 많은 문헌에서 단기간의 흡 연은 임프란트와 관련된 수술의 성공에 있어 연관성이 낮 으며 그 효과는 가역적인 것으로 보고되었다^9-13.

따라서 본 연구의 목적은 문헌고찰을 통해 흡연이 창 상치유와 골 재생을 저해하는 기전에 대해 알아보고, 흡 연량과 기간에 기초한 임상적 결과를 토대로 흡연자에서 임프란트 성공률을 높이기 위한 수술 전후 금연에 대한 방안을 모색하는데 있다.

1. Physiologic effects of smoking

니코틴은 흡연 시 발생하는 대표적인 유해물질로, 인 체 내에서 혈관반응과 염증반응, 세포독성반응을 유발하 며 니코틴 외에도 흡연 중 타르나 연기 중 일산화탄소, 아크롤렌과 아세트 알데히드 등이 형성된다. 흡연의 합 병증으로 심혈관계 질환이 가장 먼저 언급되는데 이는 흡연이 혈관내피세포의 손상을 가져오며 혈관 손상의 지 표인 von Willebrand factor를 방출시켜 백혈구를 이주시 키기 때문이다. 혈관내피세포가 손상되면 국소적 지혈반 응이 일어나 혈관이 수축하고, 노출된 교원질에 혈소판 이 부착하여 일시적인 혈소판 마개를 형성하며 여기에 섬유소의 응집이 일어난다. 작은 혈관에서는 혈소판에서 유리되는 ThromboxaneA₂가 분비되어 직접 혈관 수축을 일으키며 이러한 혈관 연축은 수분에서 수시간 지속된 다. 따라서 지속적인 흡연은 혈관의 탄성을 감소시키고 혈관 내 혈전 형성의 위험성을 높인다.

혈전 형성에 대하여 Blann 등¹⁴은 흡연자가 단지 2개의 담배를 흡연하였을 때에도 백혈구가 활성화되며 혈관 내 피세포의 손상을 관찰할 수 있다고 보고하였다. 장기간 흡연자를 대상으로 WBC, neutrophil, von Willebrand factor, platelet count에 대하여 흡연 전, 흡연 직후, 흡 연 10분, 30분 경과 후를 조사한 연구에서 WBC는 흡연 직후부터, neutrophil 활성은 흡연 10분 경과 후 증가하 여 30분 경과 후 감소추세를 보였으며, von Willebrand factor는 30분이 경과한 후에도 꾸준히 증가하는 결과를 확인하였다. 반면 platelet count는 크게 차이를 보이지 않았으며, 흡연 후 백혈구 증가증은 즉시, 호중구의 활성 은 지연반응을 나타내며 혈관손상인자는 지속적으로 발 현한다고 밝혔다. 또한 혈관손상인자는 흡연 즉시 증가

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한다고 밝혀 적은 양의 흡연에도 혈관손상 효과는 즉시, 그리고 장시간 지속된다고 강조하였다¹⁵.

흡연에 의한 혈관손상반응은 단핵구와 림프구의 활성 을 증진시키며 이때 이주한 백혈구와 대식세포에서 cytokine이 방출되는데 이 중 염증반응의 지표인 TNF-a 와 IL-6이 대표적이다¹⁶. 또한, Lao 등은 비흡연자와 과 거 흡연자, 흡연자를 대상으로 WBC (white blood cell)와 IL-6 (interleukin)에서 유래된 CRP (C-reactive pro- tein) 수치를 비교하였으며 흡연자에서 비흡연자나 과거 흡연자보다 WBC와 CRP가 높은 수치를 보임을 보고하였 다¹⁷. 이는 비흡연자보다 흡연경력이 있는 경우 염증반응 이 유의적으로 활발하며 과거 흡연자보다 현재 흡연중인 경우에서 WBC와 CRP 수치가 높아, 흡연을 중지한다면 염증반응을 감소시킬 수 있음을 시사하였다. Lao는 흡연 의 기간뿐만 아니라 흡연의 강도와 염증반응과의 상관관 계도 조사하였으며, 매일 1~10개를 피우는 흡연자보다 매일 21~60개를 피우는 흡연자가 WBC와 CRP가 상승된 수치를 보였다고 하였다.

흡연 자체가 면역반응을 억제한다고 보고한 Meliska 등¹⁸의 연구에서는, 흡연 시 T 림프구의 증식이 억제되며 natural killer cell의 세포 독성력이 증가하고 혈청 코티 졸의 농도가 증가된다고 하였다. 또한 금연 시에도 nat- ural killer cell의 독성력이 1달 동안은 증가된 상태가 유 지되며 이 현상은 소량의 흡연자에서도 관찰할 수 있다 고 하였다. 흡연은 인체 내에서 아주 민감하게 인지되며 금연한 후에도 흡연에 의한 영향이 일정기간 유지됨을 알 수 있다.

Nakao 등¹⁹은 니코틴이 human gingival fibroblast에서 prostaglandin E₂의 방출을 통해 COX-2의 발현을 자극 한다는 연구 결과를 발표하였다. 결과적으로 니코틴은 치주염을 발생시킬 수 있는 위험인자이며 치은의 강도를 떨어뜨린다고 경고하였다. 이에 앞서 1992년 흡연이 치 주질환의 발생을 증가시킨다고 보고한 바 있고, 1990년

흡연자에서 치주치료에 대한 반응이 좋지 않다고 하였 다. Tanaka 등²⁰도 니코틴이 치주염의 발생에 중요한 위 험요소라고 밝혔다. 그는 니코틴과 lipopolysaccharide가 골모세포에서 macrophage colony-stimulating factor (M-CSF)와 osteoprotegerin, prostaglandin E₂를 발현시 키며 결과적으로 파골세포의 형성이 촉진된다고 보고하 였다. Peacock 등²¹과 Cattaneo 등²² 흡연의 유해산물인 니코틴과 아크롤렌 등의 물질이 human gingival fibro- blast의 재생과 부착을 감소시킨다고 하였다.

여러 연구에서 흡연 시 치주조직을 구성하는 인자들의 형성이 억제되고 숙주의 염증반응이 증가하며 면역반응 또한 저해됨을 확인하였다.

2. Clinical smoking effect on implant surgery

1) Smoking - Peri-implantitis

실제로 Yilmaz 등²³은 2010년 흡연자와 비흡연자를 대 상으로 치주염으로 인해 3 mm 이상 치조골이 파괴된 증 례에 PRP와 이종골 이식을 시행하여 12개월간 관찰하였 고 흡연자군에서 비흡연자군에 비해 치주낭 깊이(prob- ing depth), 부착치은 수준(attachment level), 골 수준 (bone level), 방사선학적 골 수준(radiographic bone level)에서 유의할만한 증가를 보였다고 보고하였다. 이 는 술 후 치주질환에 있어 비흡연자가 흡연자보다 유리 하며 흡연은 치주치료의 예후에 대해 유의할만한 악영향 을 끼칠 수 있다는 점을 증명한다고 하였다. 또한 흡연자 에서는 PRP에 대한 효과도 니코틴과 그 세포독성 효과, 혈관작용에 의해 유의한 효과를 나타내기 어렵다고 하였 다.

2) Smoking - Marginal bone loss around implant 임프란트 주변의 골 소실에 대한 연구에서도 흡연자에 대한 예후는 좋지 않다. Levin 등¹⁰은 흡연자, 과거 흡연

고, 흡연자의 기준으로 최근 8년 동안 최소 하루 5개의 담배를 흡연하는 자를 기준으로 삼았다. 변연골 흡수량 은 관찰기간 동안 세 그룹 모두 지속적으로 증가하는 양 상을 보였으나, 그 양은 흡연자에서 가장 많았으며, 다음 으로 과거 흡연자, 금연자 순이었다.

3) Smoking - Bone quality around implant

흡연자에서 골질에 따라 임프란트 주변 골 흡수량 또 는 골 생성량에 차이가 있다는 연구가 많다. Nogueira- Filho Gda 등²⁴은 쥐 실험에서 흡연과 비 흡연시의 임프 란트 주변 골질에 대해 비교하였고 피질골과 해면골에서 의 반응에 대해 각기 조사하였다. 피질골의 골 접촉길이 (BIC)와 골량(BA)에서 대조군과 실험군과의 유의적 차이 는 관찰되지 않았다. 그러나 해면골의 골 접촉길이(BIC) 는 흡연군에서 대조군에 비해 유의적으로 감소하였으며, 이는 형성된 해면골 골량에서도 흡연군과 대조군 간 유 의적인 차이를 관찰할 수 있었다. 이 실험에서 흡연시 술 후 골 생성에 대하여 해면골이 피질골보다 흡연에 더 민 감한 결과를 보이며 흡연 시 피질골 형성보다 해면골 형 성에 장해가 될 수 있음을 알 수 있었다. 흡연이 해면골 형성에 미치는 악영향에 대해 Nociti Júnior 등²⁵은 흡연 은 임프란트 주변 해면골의 골질을 유의적으로 저하시킨 다고 밝혔으며 César-Neto 등²⁶ 또한 소량의 흡연이라도 임프란트와 관련된 창상치유, 특히 해면골의 형성에 부 정적 영향을 끼칠 수 있다고 경고한 바 있다.

비슷한 맥락에서 흡연 시 골질이 좋은 하악골보다 골 질이 좋지 않은 상악골에서 골 형성이 어려울 것이라는 점에 주목한 연구도 많다. Nitzan 등²⁷은 흡연자와 비흡 연자간 임프란트 변연골 흡수량에 대하여 조사하였고,

흡연자간 변연골 흡수량이 큰 차이가 없다고 밝혔다.

앞서 Bain과 Moy도 흡연시 상악골이 하악골보다 유해 한 결과를 얻었다고 밝혔으며⁵, Lambert 등²⁸ 또한 흡연 시 상악에서의 임프란트 실패율은 하악보다 1.6배 높다 고 역설한 바 있다. Klokkevold와 Han²⁹도 흡연시 임프란 트 치료 후 상악골에서 역작용이 더 클 수 있다고 시사하 였으며, Nitzan 등²⁷은 이 원인에 대하여 상악의 골질이 하악보다 불량하므로 흡연의 영향을 더 많이 받는다고 설명하였다. 아울러 악궁 위치간의 결과 차이에 관하여 Lindquist 등³⁰은 흡연자의 전치부에서의 임프란트 주변 골 흡수량이 구치부의 2배에 달한다고 하였다.

4) Period and intensity of smoking - Negative effect on bone quality around implant

César-Neto 등⁹는 흡연의 기간에 따른 임프란트 주변 골질에 대한 쥐 실험을 시행하였다. 이 실험에서 그룹 1 은 술 전후 지속적인 금연을, 그룹 2는 지속적인 흡연을, 그룹 3은 술 전 일주일부터 술 후 2개월까지 금연하였고, 그룹 4는 술 전 일주일, 술 후 3주간 금연하게 하였다. 2 개월 후 희생하여 임프란트 주변 골 밀도를 측정한 결과, 그룹 2에서만 유의적으로 골 밀도가 낮게 나타났다.

상기 결과를 조합해 보면 흡연의 효과는 가역적이며 임시적으로 술 전 일정기간 금연하였더라도 대조군과 같 이 우수한 술 후 결과를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

또한 술 후 금연 기간도 고려해야 할 사항이며 술 후 2개 월 금연시와 술 후 3주간의 금연시의 효과에 대한 차이 는 크지 않다는 것을 알 수 있다. 또한 저자는 흡연자의 골 밀도는 피질골보다 해면골에서 유의하게 낮으며 흡연 의 영향은 해면골에서 더 유해하게 작용한다고 하였다.

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흡연의 기간에 따른 유해 정도에 대한 많은 연구가 있

었다21,22,31,32. 대체로 그 효과는 가역적이며 임프란트 수술

시 치주 질환에 미치는 영향은 일정기간 금연 시에는 정 상과 유사하다고 밝혀졌다. 또한 술 전 단기간의 흡연은 임프란트 골 유착의 성패에 영향을 미치지 못한다고도 하였다¹¹. 그러나 장기적, 거시적인 안목으로 관찰할 때 인체에 미치는 영향은 금연 15년 후에야 정상과 유사해 진다는 보고도 있다³³.

흡연의 강도에 따라 유해반응에 대해 평가한 여러 연 구에서는 대체적으로 Light, Regular, Heavy smoker로 분류하고 있다^21,34. 대체적으로 light smoker의 기준은 5`~10 cigarettes/day를 흡연한 자이며 이때 nicotine 흡 연량은 개당 0.6~1.2 mg/cigarette을 기준으로 한다.

Regular smoker로 10~20 cigarettes/day를 흡연한 자이 며, Heavy smoker는 20 cigarettes/day 이상을 흡연한 자로 분류한다. 이때 흡연의 강도에 따라 임프란트 주위 치주질환의 심도는 증가하며 금연 시 흡연의 효과가 정 상으로 회복되는데 까지 소요되는 기간도 증가한다.

5) Smoking - sinus lift operation

Bain과 Moy는⁵ 2,194명의 임프란트 식립 환자를 대상 으로 임프란트 실패율을 조사한 결과 금연한 자에서 임 프란트 실패율은 4.76%인 반면 흡연자에서의 임프란트 실패율은 11.28%에 달한다고 하였다. 흡연과 임프란트 식립과는 중요한 연관성이 있으나 흡연과 상악동 거상술 시의 관계는 유의하지 않다고 보고한 연구가 많다. 흡연 자에서 상악동 점막이 두꺼워지는 현상은 익히 알려져 있으며 상악동 점막을 주의하여 시술한 경우 흡연자에서 도 상악동 거상술을 성공시킬 수 있다고 하였다^35,36. Levin 등³⁷은 흡연자에서 임프란트 식립과 동시에 onlay bone graft (OBG)군과 sinus lift operation (SLO)을 시행 한 군을 나누어 합병증을 조사하였다. 이 연구에서 OBG 군 내 흡연자가 합병증을 경험하는 경우는 50%에 달하는

반면 비흡연자의 합병증은 23.1%를 기록하였다. 그러나 SLO군에서 합병증을 경험하는 환자는 흡연자와 비흡연 자, 과거 흡연자 간의 유의적인 차이는 없는 것으로 드러 났다. 또한, 과거 흡연자와 수술 합병증과는 크게 연관성 이 없으며 흡연을 중단한다면 합병증에 있어 비흡연자와 유사하게 회복할 수 있다고 밝혔다.

Kan 등³⁸ 또한 흡연은 상악동 거상술에 미치는 영향이 적다고 발표하였고, 골 이식된 상악동에 임프란트를 식 립하는 술식은 비흡연자가 흡연자보다 유리하나 상악동 이식 후 발생하는 합병증과는 관련이 적다고 하였다. 종 합해보면 상악동 골 이식술 자체는 흡연 여부와 크게 연 관성이 낮으나 여기에 임프란트를 식립할 때는 앞서 설 명한 것처럼 임프란트 실패 위험성이 따르며, 임프란트 식립과 함께 onlay bone graft를 시행한다면 이는 좀더 향상된 치유능력을 필요로 하기 때문에 상악동 골 이식 보다 실패율이 높아진다고 볼 수 있다.

3. Smoking stop protocol

흡연자에서 임프란트 성공률을 높이기 위해서는 완전 한 금연이 이상적이지만 현실적으로 어려운 것이 사실이 다. 여러 연구에서 흡연자의 임프란트 수술 전후 금연 기 간에 대해 언급해 왔는데 Nociti 등³⁹은 니코틴의 혈관에 대한 작용은 가역적이며 금연 2주 후에는 니코틴의 영향 이 미미해진다고 보고하였다. Bain의 연구에서는 임프란 트 술 전 1주, 술 후 8주간 금연하여야 하며 이 프로토콜 을 지켰을 때 임프란트 실패율은 11.8%이나 평소대로 술 전후 흡연한 경우 실패율은 38.5%에 달한다고 하였다⁴⁰. Miller의 연구에서도 술 전 2주간 금연하여야 치주질환과 관련된 합병증이 감소한다고 보고되었다⁴¹. Peleg 등⁴²은 흡연 여부와 상악동 거상술과 임프란트 동시 식립에 관 한 9년간의 후향적 연구에서, 흡연자에 대해 술 전후 최 소 10일간의 금연을 한다면 술 후 합병증을 줄일 수 있다 고 주장하였다. 종합하자면 대체적으로 금연 기간은 술

결론

앞서 흡연의 유해작용을 고려한다면 완전한 비 흡연이 최선책이라고 할 수 있으나 흡연자에 있어서 술자는 임 프란트 수술 전 다음과 같은 사항을 고려해야 한다.

1. 많은 연구에서 흡연 시 치주조직을 구성하는 fibro- blast와 같은 인자들의 형성이 억제되고 숙주의 염증반응 이 증가하는 반면 면역 반응은 저해된다고 하였다.

2. 임프란트 주위염이 증가하며, 변연골의 소실이 심화 되는 양상을 보이고 특히, 골질이 약한 악골에서 두드러 진다고 하였다.

3. 흡연이 상악동 거상술 자체에 미치는 영향은 적다는 보고가 있으나 임프란트의 식립시에는 흡연이 실패율을 높일 수 있다.

4. 술 후 합병증을 최소화 하기 위해서는 임프란트 식 립 전에 최소 2주간의 금연이 필요하다.

이상과 같은 결과로 볼 때 흡연자에 대한 임프란트 수 술 시 금연의 기간과 수술 후 임프란트 관리에 대해 좀 더 세심한 관리가 필요할 것이다. 아울러 흡연자의 수술 실패와 합병증을 줄이기 위한 더욱 많은 연구가 진행되 어야 할 것으로 사료된다.

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Received for publication : Apr. 25, 2011 Accepted for publication : May. 2, 2011 교신저자 : 김수관

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