서론
심한 치주질환으로 인하여 치아를 발거하거나 상악동의 함 기화가 심하고 골량이 임플란트를 식립하기에 충분하지 않은 경우에는 임플란트 식립이 어렵거나 불가능한 경우가 많다.
이런 경우 무리한 임플란트 시술은 부분적인 치조골의 결손으 로 임플란트 나사선의 완전한 피개가 어려워 감염을 초래할 수 있으며 또한 골지지가 낮아 교합력을 견디지 못하고 기능적
인 문제가 발생하게 되어 결국 임플란트의 실패를 초래할 수 있다 또한 임플란트 치료에 대한 수요와 더불어 심미성에 대. 한 요구가 증가함에 따라 치조골 결손부의 부족한 골량을 증 대시키는 것이 임플란트 식립의 필수적인 고려사항이 되었다.
골유도재생술은 골결손을 해결하기 위한 대표적인 치료방 법 중 하나이며Nyman등1)에 의해 체계적으로 연구된 조직 유도재생술식에 기초한 것으로 차폐막을 이용하여 상방 연조 직세포가 골결손부로 이주하는 것을 차단하고 선택적으로 하 부 잔존골로부터 골세포의 분화 및 증식을 유도하여 골조직을 재생시키는 술식이다2). 골유도재생술에 의한 골재생과정은 발치와의 치유과정과 유사하며 골형성의 예견성에 있어 우수 한 결과를 보여주었다3,4).
무기인산염 함유 이상성 인산칼슘이 외방성 수직골 형성에 미치는 영향
김동환
1, 권영혁
1,2, 박준봉
1,2, 정종혁
1,2, 허 익
1,2*경희대학교 치의학전문대학원 치주과학교실 1.
경희대학교 치의학전문대학원 구강생물학연구소 2.
The effect of micro-macroporous biphasic calcium phosphate incorporated with polyphosphate on exophytic bone regeneration
Dong-Hwan Kim
1, Young-Hyuk Kwon
1,2, Joon-Bong Park
1,2, Jong-Hyuk Chung
1,2, Yeek Herr
1,2*1. Department of Periodontology, School of Dentistry, Kyung Hee University 2. Institute of Oral Biology, School of Dentistry, Kyung Hee University
ABSTRACT
Purpose: In this study, the effect of micro-macroporous biphasic calcium phosphate(MBCP) incorporated with inorganic poly- phosphate for bone regeneration in the calvaria of rabbit was evaluated.
Materials and Methods: The procedure of guided bone regeneration was performed with titanium reinforced expanded poly- tetrafluoroethylene(TR-ePTFE) membrane. Four animal groups were compared : 1) TR-ePTFE membrane for negative control group, 2) TR-ePTFE membrane filled with MBCP for positive control group, 3) TR-ePTFE membrane filled with MBCP soaked in 4% inorganic polyphosphate for experimental group I, and 4) TR-ePTFE membrane filled with MBCP soaked in 8% inorganic polyphosphate for experimental group II.
Results:
1. Negative control group showed the highest new bone formation at 16 weeks.
2. Positive control group showed the smallest new bone formation compared to other groups.
3. 8% inorganic polyphosphate induced more volume of bone formation, otherwise experimental group II did not show significant difference compared to negative control group.
Conclusion: These results suggest that inorganic polyphosphate has a promoting effect on bone regeneration, possibly by en- hancing osteoconductivity of the carrier and by increasing osteoinductivity of the defected alveolar bone tissue.
(J Korean Acad Periodontol 2008;38:179-190)
KEY WORDS: MBCP; polyphosphate; exophytic bone regeneration.
Correspondence: Dr. Yeek Herr
Department of Periodontology, School of Dentistry, Kyung Hee University, 1 Hoegi-dong, Dongdaemun-gu, Seoul, 130-701, Korea.
e-mail: [email protected]., Tel: 82-2-958-9380, Fax: 82-2-958-9387
* 이 연구는2007년도 경희대학교 연구비지원에 의한 결과임(KHU-20071613).
접수일: 2008년 월5 20 ;일 채택일: 2008년 월 일6 6
골유도재생술에 사용되는 차폐막은 생체적합성 세포차단, 성 창상고정력 그리고 재생공간의 유지능력이 있어야 한다, , . 특히 차폐막 하방에 재생되는 골의 양을 결정하는 가장 중요, 한 요소는 차폐막에 의해 형성된 공간의 크기가 안정적으로 유지되는가에 달려있다5,6). 차폐막 하방의 재생공간확보 및 유지를 위하여 이전의 expanded polytetrafluoroethylene
막에 티타늄으로 기계적 강도를 보강한 티타늄 강화 (ePTFE)
차폐막이 많이 사용되고 있다7,8). 골유도재생술을 시행하는 경우 재생공간 내로 골아세포의 이주 및 형성을 돕기 위해 수 용부 표면의 피질골을 천공하거나 제거하는데 이러한 피질골, 천공은 골형성을 촉진하는 것으로 보고되고 있다9).
차폐막 하방의 재생공간을 보다 견고하게 유지하고 골재생 효과를 증가시키기 위하여 차폐막 내부에 여러 가지 골이식재 를 사용하기도 한다 사용되는 골이식재로는 자가골 탈회동. , 결건조골 동결건조골 탈단백우골 합성골 등이 있는데, , , 10-16), 골유도재생술에 사용되는 골이식재의 역할은 막의 붕괴를 막 아줌으로써 골형성 조직의 성장을 위한 공간을 유지하며 다, 공성의 구조를 형성하여 골유도성을 증가시키고 혈병을 고정, 하여 치유조직이 수축되는 것을 막아준다고 하였다17).
최근에는 합성골 이식재인, Hydroxyapatite(HA)와be- ta-tricalcium phosphate(β-TCP)를 혼합한 골대체물질에 대한 연구가 이루어지고 있다. HA는 새롭게 생성되는 골조직 이 구조적으로 안정화될 때까지 지지대 역할을 할 수 있으나 재생능에 대한 평가가 좋지 않았던 반면에, β-TCP는 치아주 위의 골결손부위에서 신생골 형성 능력이 있음이 증명되었으 나 흡수속도가 너무 빠른 경향이 있었다18,19).따라서 빠른 용 해로 인한 이온유출로 골아세포의 접착을 가능하게 하는 β 와 신생골이 구조적으로 안정화될 때까지 지지해주는 -TCP
를 적절히 혼합함으로써 합성골의 흡수와 신생골 형성 간 HA
에 완벽한 균형을 이룰 수 있을 것으로 생각되었다20).이를 바 탕으로HA와β-TCP의 가장 적절한 혼합비율을 알아내고자 하는 연구가 이루어졌는데, HA의 비율이β-TCP의 비율보다 높은 것이 골결손 내에서 신생골 형성을 촉진한다고 밝혀졌다
20,21)
등
. Nery 20)은 그의 연구에서60%의HA와40%의β 를 혼합하는 것이 골대체물질로서 가장 이상적인 혼합 -TCP
비율이라고 주장한 바 있으며 이를 상품화한 것이 이상성 인, 산칼슘(micro-macroporous biphasic calcium phosphate, 이고 신생골의 성장 및 석회화를 용이하게 하는 다공 MBCP)
성구조를 지니고 있다22).
의 분자식을 갖는 인체에 무해한 물질로서 수십 또는 수백 개, 의 orthophosphate(Pi) residues가 고에너지의phospho-
결합을 형성하고 있는 중합체이다
anhydride 23,24).
Schröder 등25)은 무기인산염이 인체 내 세포내외에 모두 분포하며 골의 대사과정에서 무기질 침착에 관여한다고 하였 다. Kawazoe 등26)은 무기인산염이 골아세포 분화의 표지
인 과 의 발현을 증가시키
(Marker) osteopontin osteocalcin
며alkaline phosphatase와polyphosphatase의 활성을 증 가시킴으로써 세포의 골화를 촉진시킨다고 보고하였다.
등
Martin 27)은 인(phosphorous)의 합성물질인bisphosphonate 가 골흡수를 막는 강력한 억제 물질이라고 하였다 원숭이에서. 실험적인 치주염을 야기시켰을 때 무기인산염은 Porphyromonas 를 억제하는 항균작용이 있어 치주조직의 재생을 gingivalis
촉진한다고 하였다28,29).
이러한 연구들을 바탕으로 이번 연구는 웅성백묘 두개관에 피질골을 제거하고 그 상방에 티타늄 강화 차폐막을 이용한 골유도재생술을 시행하면서 각기 다른 농도의 무기인산염과 전달체로서 이상성 인산칼슘을 혼합 이식하여 새로 형성된 골 을 조직학적으로 분석함으로써 무기인산염과 이상성 인산칼 슘의 혼합사용이 골재생에 미치는 영향을 알아보기 위하여 시 행하였다.
실험재료 및 방법
연구재료 1.
차폐막으로는 티타늄 강화 차폐막(TR-9W, W.L. Gore &
을 사용하였다
Associate, Inc., DE) . 25×20mm크기의 티 타늄 강화 차폐막을 내면이 가로 세로 각각, 8 mm, 5mm,내 면 높이 4mm인 직육면체로 만들어ethylene oxide로 소독 한 후 골유도재생술에 사용하여 필요한 공간을 확보할 수 있 도록 하였으며 차폐막을 핀으로 고정하기 위해collar의 길이 를 3mm이상이 되도록 하였다 또한 차폐막 하방에 적용한. 골이식재로는 0.5~1mm의 입자크기를 갖는 이상성 인산칼슘 (MBCPTM, Biomatlante Sarl, France)을 사용하였으며 무기 인산염은 Poly P75(Sodium polyphosphate, Sigma, St.
를 사용하였다 Louis, MO) .
티타늄 강화 차폐막(TG)만을 사용한 군을 음성대조군 티, 타늄 강화 차폐막(TG)과 이상성 인산칼슘을 사용한 군을 양성
슘과 티타늄 강화 차폐막을 사용한 군을 실험군I, 8%의 무기 인산염(8% polyP)에 침적한 이상성 인산칼슘과 티타늄 강화 차폐막을 사용한 군을 실험군 로 분류하였다II (Table 1).
연구대상 2.
생후 6주된 평균체중 2kg의 웅성백묘(New Zealand 를 각 군마다 마리씩 총 마리를 사용하였으 White Rabbit) 4 16
며 각 실험동물 당 실험부위는 부위씩으로 배정하였다 실, 2 . 험기간 동안 고형사료 축협사료 축산업협동조합 한국 를 공( , , ) 급하였고 분리된 실내 사육실에서 사육하였다.
연구방법 3.
시술과정 1)
실험동물에 졸레틸(Virbac, France, 0.2 ml/Kg) 0.5~1 ㎖ 로 근육주사하여 전신마취하고 수술부위는, epinephrine
을 함유한 리도케인
1:100,000 2% (Kwangmyung Pharm., Korea) 1.8 로 국소마취하였다 두개면 수술부위의 모발을㎖ . 제거한 후#15수술도를 이용하여 시상방향으로 절개 전층판, 막을 거상하였다 시상면 봉합부위를 기준으로 좌우로 약. 2 떨어진 부위에 라운드 카바이드 버 로 주수
mm (HP long #6)
하에 각각 약 1~2mm깊이 시상방향으로, 8mm,좌우방향으 로 5mm넓이로 피질골을 제거하였다.
골내 출혈을 확인 후 미리 제작하여 소독한 가로 세로 각, 각 8 mm, 5mm,내면 높이4mm인 직육면체로 구부린 티타 늄 강화 차폐막만을 위치시키거나 내부에 이상성 인산칼슘만 을 채우거나4%, 8%농도 각각의 무기인산염에 침적한 이상 성 인산칼슘을 채운 후 출혈이 되는 부위에 위치시켰다. 3 이상 형성된 티타늄 강화 차폐막의 칼라부위를 개의 핀
mm 4
으로 고정하였다 무기인산염에 침적한 경우에는. 20분간 침 적 후에 분간 건조시켜서 사용하였다 흡수성 봉합사5 . (4-0
를 이용하여 골막과 표피를 chromic cat gut, Ailee, Korea)
함께 봉합하였다.
술 후 처치 2)
술 후 감염을 방지하기 위하여 수술 당일과 술 후 일까지3 겐타마이신(Dong hwa pharm. Ind. Co., Korea) 0.5 와 1%㎖ 케 토프로펜(Uni biotech, Korea) 0.2 를 근육주사 하였다.㎖
조직준비 및 분석 3)
실험동물들은 술 후8, 16주에 각 군마다 마리씩 과량의2 졸레틸로 근육주사하고 정맥을 통한 이산화탄소로 질식사시 킨 후 두피를 거상하고 차폐막과 하방 두개골을 포함하는 조 직시편을 채득하였다 조직학적 관찰을 위해 비탈회 골표본을. 제작하고자 시편을 중성 포르말린 용액에 주일간 고정한 후1 ,
일간 알코올에 단계별로 탈수
2 70%, 80%, 90%, 95%, 100%
시켰다 이후 시편을. technovit 7200VLC 용액(Kultzer &
에 침적시킨 후 광중합하여 포매하였다 시편
Co., Germany) .
은 EXAKT cutting & grinding system machine(EXAKT 을 이용하여
Apparaturbau, Germany) 50 μ 이하 두께로m 절단과 연마를 시행한 뒤Hematoxylin & Eosin으로 중염색 을 시행하여 조직 슬라이드를BX-51 Olympus현미경으로 조직학적 소견을 관찰하였다 조직계측학적 분석을 위하여 조. 직 슬라이드를DP 71현미경용 카메라로12.5배에서 디지털 사진 촬영 후 Tomoro Scope Eye 프로그램(Techsan Co.,
을 이용하여 시행하였다
Korea) .
조직계측학적 분석 방법 4.
신생골 형성률
1) (New bone formation ; %)
신생골 형성률은 차폐막에 의하여 형성된 공간의 면적에 대한 새로이 형성된 신생골 면적 총합의 백분율로 계산한다 (Fig. 1).
Table 1. 대조군과 실험군의 분류
티타늄
강화차폐막 이상성 인산칼슘 4% 무기인산염 8% 무기인산염
음성대조군 ○
양성대조군 ○ ○
실험군 I ○ ○ ○
실험군 II ○ ○ ○
Total areas of newly formed bone (mm2)
× 100 Area of space created by the membrane (mm2)
골이식재 잔존율
2) (Residual graft material ; %) 골이식재 잔존율은 차폐막에 의하여 형성된 공간의 면적에 대한 골이식재 면적 총합의 백분율로 계산한다(Fig. 1).
Total areas of graft materials (mm2)
× 100 Area of space created by the membrane (mm2)
통계학적 분석 5.
실험기간 동안 대조군 및 실험군들의 신생골 형성률과 골 이식재 잔존율에 대한 기간별 비교는 Mann Whitney U test 를 이용하였으며 실험 주, 8 , 16주 각 기간에서 대조군 및 실험 군들 간의 신생골 형성률 비교에는Kruskal-Wallis test를 사용하였다 통계 프로그램은. SPSS ver 12.0을 사용하였다.
Figure 1. A schematic diagram used in histomorphologic analysis.
연구 성적
조직학적 소견 및 조직계측학적 분석 1.
음성대조군 1) (TG)
술 후 주
(1) 8
티타늄 강화 차폐막은 막의 변형없이 공간을 잘 유지하고 있으나 막 내부에 조직으로 채워지지 않은 빈 공간이 존재하 며 기존의 골표면으로부터 약간의 소주골 형성을 관찰할 수 있었다 티타늄 강화 차폐막 하방에 생성된 신생골의 면적비. 율은13.71±0.18%이었다(Table 2, Fig. 2).
술 후 주
(2) 16
주 소견에 비하여 소주골의 형성이 증가되었고 재생공간
8 ,
내부에 빈 공간이 존재하며 기존골 표면의 흡수를 관찰할 수 있었다 티타늄 강화 차폐막 하방에 생성된 신생골의 면적비. 율은19.55±0.44%이었다(Table 2, Fig. 3).
양성대조군
2) (TG+MBCP) 술 후 주
(1) 8
이상성 인산칼슘에 의해 막 하방의 재생공간은 빈 공간이 없이 잘 유지되고 있으나 이상성 인산칼슘 입자는 거의 흡수 되지 않고 결체조직으로 둘러싸여 있고 기존골의 표면으로부, 터의 소주골 형성은 미약하게 이식재 입자를 둘러싸는 양상으 로 관찰된다 티타늄 강화 차폐막 하방에 생성된 신생골의 면. 적비율은5.78±0.60%이었다 음성대조군에 비해 신생골 형. 성량은 육안적으로도 적었다 잔존 이식재의 면적비율은.
이었다
27.24±1.41% (Table 2, Fig. 4).
Figure 2. (TG 8 weeks)
Trabecular bone formation from the base.
H&E Stain, Original magnification×12.5 Figure 3. (TG 16 weeks)
More trabecular bone formation than that at 8 wks. H&E Stain, Original magnification × 12.5
술 후 주
(2) 16
주째에 비해 신생골 형성이 증가되는 양상을 보이지만
8 ,
음성대조군에 비해서는 골형성이 적었다 이식재의 흡수를 동. 반하면서 약간의 소주골이 이식재 입자를 둘러싸는 양상이 관 찰되고 있다 티타늄 강화 차폐막 하방에 생성된 신생골의 면. 적비율은 11.05±1.03%이었고 잔존 이식재의 면적비율은,
이었다
32.80±2.27% (Table 2, Fig. 5).
실험군
3) I(TG+MBCP+4% polyP) 술 후 주
(1) 8
양성대조군 주째에 비해 소주골 형성이 미세하게 증가되8 는 양상이 관찰되었다 티타늄 강화 차폐막 하방에 생성된 신. 생골의 면적비율은11.41±0.74%이었고 잔존 이식재의 면적, 비율은26.68±1.09%이었다(Table 2, Fig. 6).
술 후 주
(2) 16
술후 주째에 비해 신생골 형성량이 비슷한 양상을 보이고8
있다 이식재의 흡수를 동반한 신생골의 형성을 관찰할 수 있었. 다 이식재와 신생골은 서로 긴밀한 접촉 관계를 보이고 있었으. 며 이상성 인산칼슘 이식재 입자들은 신생골을 포함한 신생 조, 직 내에 파묻혀 있는 양상이었다 티타늄 강화 차폐막 하방에. 생성된 신생골의 면적비율은11.62±0.32%이었고 잔존 이식, 재의 면적비율은20.68±0.58%이었다(Table 2, Fig. 7).
실험군
4) II(TG+MBCP+8% polyP) 술 후 주
(1) 8
실험군I 8주째에 비해 소주골의 밀도가 뚜렷이 증가하는 것을 볼 수 있었다 이식재의 흡수를 동반한 신생골의 형성을. 관찰할 수 있었다 이식재와 신생골은 서로 긴밀한 접촉 관계. 를 보이고 있었으며 대부분의 이상성 인산칼슘 이식재 입자, 들은 신생골을 포함한 신생 조직 내에 파묻혀 있는 양상이었 다 티타늄 강화 차폐막 하방에 생성된 신생골의 면적비율은.
이었고 잔존 이식재의 면적비율은
18.05±0.23% , 33.50±
이었다
0.31% (Table 2, Fig. 8).
Figure 4. (TG+MBCP 8 weeks)
MBCP particles were surrounded by con- nective tissues.
A little newly formed tissue was detected in the bottom of the residual bone. H&E Stain, Original magnification ×12.5
Figure 5. (TG+MBCP 16 weeks)
More trabecular bone formation than that at 8 wks. H&E Stain, Original magnification × 12.5
Figure 6. (TG+MBCP+4% polyP 8 weeks) Slight trabecular bone formation. H&E Stain, Original magnification ×12.5 Figure 7. (TG+MBCP+4% polyP 16 weeks) Slight trabecular bone formation. H&E Stain, Original magnification ×12.5
술 후 주
(2) 16
술 후 주째에 비해 신생골 형성량이 비슷한 양상을 보이고8 있다 이상성 인산칼슘 이식재 입자는 신생골이 관통 혹은 침. 습하는 양상으로 보였는데 이는 이상성 인산칼슘의 골전도성, 을 보여준다고 할 수 있다 이상성 인산칼슘 이식재 입자와 신. 생골 간의 접촉면이 매우 불규칙적인 것을 관찰할 수 있는데, 이는 이식재의 흡수와 신생골의 형성이 동시에 일어나고 있음 을 미루어 짐작케 한다 광학현미경 하에서는. 16주의 시간이 경과한 후 채득한 조직시편에서 여전히 이상성 인산칼슘 이식 재가 상당량 발견되는 것으로 미루어 이상성 인산칼슘이 느리 게 흡수된다는 것을 알 수 있다 티타늄 강화 차폐막 하방에. 생성된 신생골의 면적 비율은16.07±0.49%이었고 잔존, 이 식재의 면적비율은23.48±0.09%이었다(Table 2, Fig. 9).
실험기간에 따른 골형성 2.
음성대조군과 양성대조군은 주군에 비해 주군의 신생골8 16 형성이 통계학적으로 유의성 있게 증가함을 보였다 실험군. I 의 경우 주군과8 16주군 간의 유의성있는 차이는 없었으며, 실험군 의 경우에는 주군에 비해II 8 16주군의 신생골 형성이 통계학적으로 유의성 있게 감소하였다(Table 2, Fig. 10).
Table 2. New Bone Formation and Residual Graft Material
New bone formation(%) Residual graft material(%) 8 weeks(n=4) 16 weeks(n=4) 8 weeks(n=4) 16 weeks(n=4) Negative Control
(TG) 13.71±0.18 19.55±0.44 0 0
Positive Control
(TG+MBCP) 5.78±0.60 11.05±1.03 27.24±1.41 32.80±2.27
Test I
(TG+MBCP+4% polyP) 11.41±0.74 11.62±0.32 26.68±1.09 20.68±0.58
Test II
(TG+MBCP+8% polyP) 18.05±0.23 16.07±0.49 33.50±0.31 23.48±0.09
Figure 8. (TG+MBCP+8% polyP 8 weeks) Trabecular bone formation near the re- sidual bone. MBCP particles were con- nected with trabecular bone from the re- sidual bone surface. H&E Stain, Original magnification×12.5
Figure 9. (TG+MBCP+8% polyP 16 weeks) Trabecular bone formation near the re- sidual bone. MBCP particles were con- nected with trabecular bone from the re- sidual bone surface. H&E Stain, Original magnification×12.5
무기인산염 농도에 따른 실험기간별 골형성 3.
주군에서는 실험군 가 주군에서는 음성대조군이 가
8 II , 16
장 많은 신생골 형성을 보였으며 양성대조군이 다른 군들에, 비하여 주8 , 16주에서 가장 적은 신생골 형성을 보였다 실험. 군 은 양성대조군에 비해 주I 8 , 16주에서 더 많은 신생골 형성 을 보였고 실험군 는 양성대조군 실험군 에 비해 각각, II , I 8 주, 16주에서 더 많은 신생골 형성을 보였다 이는 통계학적. 으로 유의성이 있었다(Table 2, Fig. 11).
실험기간에 따른 골이식재 잔존 4.
주군에 비해 주군에서 실험군 과 실험군 는 골이식재
8 16 I II
흡수가 관찰되었으며 이는 통계학적으로 유의성 있는 차이를 보였다(Table 2, Fig. 12).
Figure 10. Time-dependant new bone formation.
TG(n=4), TG+MBCP(n=4), TG+MBCP+poly(4)(n=4) and TG+MBCP+poly(8)(n=4)
* means statistically significant difference between 8 weeks and 16 weeks except TG+MBCP+poly(4) group by Mann Whitney U test(p<0.05).
0 5 10 15 20 25
Area(%)
8W 16W
TG TG+MBCP TG+MBCP+poly(4) TG+MBCP+poly(8) 0
5 10 15 20 25
Area(%)
8W 16W
TG TG+MBCP TG+MBCP+poly(4) TG+MBCP+poly(8)
Figure 11. New bone formation by polyP concentration.
TG(n=4), TG+MBCP(n=4), TG+MBCP+poly(4)(n=4), and TG+MBCP+poly(8)(n=4)
* means statistically significant difference compared to control group by Kruskal-Wallis test(p<0.05).
0 5 10 15 20 25
8W 16W
Area(%)
TG TG+MBCP TG+MBCP+poly(4) TG+MBCP+poly(8)
총괄 및 고안
이번 실험에서는 웅성백묘 두개관에 일정한 크기로 피질골 을 제거하고 각기 다른 농도의 무기인산염에 침적한 이상성 인산칼슘을 채운 티타늄 강화 차폐막을 이용하여 골유도재생 술을 시행한 후 실험동물들을8, 16주에 희생시켜 무기인산염 과 이상성 인산칼슘의 혼합사용이 골재생에 미치는 영향을 관 찰하였다. Schenk등30)은 비글견을 이용한 실험에서 골재생 및 형성과정을 시기에 따라 일차해면골이 형성되는 단계 일, 차해면골이 해면골과 치밀골로 변환되는 단계 그리고 형성된, 골이 개조되는 단계의 세 단계로 분류하였는데 첫 번째 단계 는 약 주경에 이루어지지만 두 번째 단계는 주에도 완전히8 16 이루어지지 않는다고 하였다 이를 근거로 이번 실험에서는. 골형성 과정을 주8 , 16주 후에 관찰하였다 토끼의 두개관을. 대상으로 한 이전의 연구들31-33)에서는 술 후4, 14주31),한두 달32)그리고10, 21, 42, 60일33)에서 각각 관찰하였으며 주4 , 한 달, 21일에서 결손부 변연에서의 골형성을 보고하였으나 그 시기에 관찰한 근거는 제시하지 않았다.
이번 실험에서 골유도재생술을 시행한 부위는 웅성백묘의 두개관을 이용하였는데 두개관은 형태학적으로나 발생학적으 로 막성골이라는 점에서 안면의 막성골들과 유사성을 가지며 해부학적으로 두개관은 중간에 해면골이 개재되어 있는 두 개 의 피질골판으로 이루어져 있다는 점에서 하악골과 유사하다
고 할 수 있다34).또한 두개관의 시상면 봉합부위를 피하여 실 험하였는데 그 이유는 봉합부위가 골재생이 가장 활발히 일어 나는 곳이어서 무기인산염과 전달체의 효과를 비교 관찰하기 에는 부적절하다고 판단하였고 술 후 감염 및 노출의 위험성 을 배제하고자 했기 때문이다.
이번 실험에서 1~2mm깊이로 피질골을 제거한 것은 골수 로부터 유래된 혈액공급 및 골형성인자의 작용을 촉진하기 위 하여 시행하였다33).또한 주변이 골로 둘러싸인 와동형의 골 결손부는 주위 골로부터 활발한 골재생으로 인해 골이식재의 골형성 효과를 구분하기 어렵게 하기 때문에35)이번 실험에서 는 기존 골의 외방성으로 골형성을 유도하는 골결손부를 만들 어 다른 골재생에 관여하는 요소들을 배제한 상태에서 골재생 에 미치는 효과를 살펴보고자 하였다.
차폐막의 고정은 골재생을 유도하는 중요한 요인이기에
36,37)이번 실험에선 차폐막의 미세동요를 방지하기 위하여 고
정용 핀을 사용하였다 실험기간 동안 티타늄 강화 차폐막에. 의하여 형성되는 재생공간의 유지는 전 기간 동안 잘 이루어 졌으며 염증반응이 없었던 것으로 볼 때 조직친화성도 좋은 것으로 나타났다.
등
Simion 38)은 사람의 경우 수직적 골증대술에서 4mm정 도가 한계라고 하였는데 그 이유로는 재생공간의 상층부에는, 혈액 공급이 부족하여 골형성력이 떨어지며 막 하방에 가득 차 있던 혈병이 초기 치유 단계에서 수축되기 때문이라 하였 Figure 12. Residual graft material rate by period.
TG(n=4), TG+MBCP(n=4), TG+MBCP+poly(4)(n=4), and TG+MBCP+poly(8)(n=4)
* means statistically significant difference between 8 weeks and 16 weeks by Mann Whitney U test(p<0.05).
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Area(%)
8W 16W
TG TG+MBCP TG+MBCP+poly(4) TG+MBCP+poly(8) 0
5 10 15 20 25 30 35 40
Area(%)
8W 16W
TG TG+MBCP TG+MBCP+poly(4) TG+MBCP+poly(8)
⌒
다 따라서 골이식을 동시에 시행하여 혈병을 안정화시키고. 수축을 줄일 수 있으며 막 하방까지 완전한 골재생을 얻기 위, 해서는 보다 오랜 시간이 필요하며 개월 이후에도 골재생이9 일어나고 있었다고 보고하였다. Tinti등39)은 골수내 천공과 함께 자가골이식을 하고 판막으로, tension없이 차폐막을 피 개한 후 년 이상 유지시키면1 4mm이상의 수직적 골증대도 가능함을 보고하였다.
골이식재들은 추가적인 수술 이식편의 빠른 흡수 골형성, , 능의 부족 등의 문제점을 나타내어 이를 보완할 수 있는 물질 들에 대한 연구가 진행되고 있다 그 중 성장인자들이 골형성. 과 재생에 관여한다는 연구들을 통해 인슐린유사성장인자 변형성장인자 그리고 골형태형성단백질 (IGF), (TGF- ),β
와 같은 성장인자들이 주목을 받아왔으며 골아세 -2(BMP-2)
포의 분화를 유도하고 증식을 조절하는 것으로 보고되었다40). 그러나 다양한 성장인자들의 골유도 효과가 인정되고 있지만 체내에서의 불활성화 고가의 비용 등이 단점으로 지적되어, 새로운 골유도물질에 대한 연구가 필요한 상황이다.
지금까지 골유도 재생술식의 효과를 증가시킬 목적으로 골 결손부 내부에 이식재나 신물질의 충전이 시도되었고 현재에 도 효과증진을 위한 연구가 지속되고 있다 아울러 그러한 물. 질의 효과를 유지 발휘할 수 있도록 전달체(carrier)의 개발 또한 꾸준히 연구되고 있다.
이번 실험에서는 인체에 무해한 화학물질인 무기인산염의 골유도 및 골재생 효과를 관찰하였다 무기인산염은 지구상에. 광범위하게 존재하며 수십에서 수백 개의 orthophosphate 가 연결된 중합체로 골의 대사과정에서 무기질 침착 residue
에 관여하는 것으로 알려져 있다 이 등은 토끼의 대퇴골에 교. 원질과 탈회골분(demineralized human bone powder)을 매 개체로2%무기인산염의 효과에 관한 실험을 통해 무기인산, 염이 매개체의 골전도능을 향상시키거나 손상된 골조직의 골 유도 잠재력을 증가시킴으로써 골재생을 촉진한다고 보고하 였다 정 등은 무기인산염의 농도에 따른 골재생 효과의 차이. 를 알아보고자1%와2%로 농도를 달리하여 실험한 결과2%
의 무기인산염 사용군에서 뚜렷한 골재생이 나타났다고 보고 하면서 이것은 무기인산염이 골세포나 골전구 세포들을 골결 손부로의 이주를 유도하여 나타나는 것으로 생각할 수 있으며 이 등의 연구결과와 일치한다고 하였다.
이번 연구는 이전 실험들에 비해 고농도의 무기인산염을 사용하여 골형성에 필요한 세포들의 골결손부로의 이주를 돕 는 골유도 효과를 증진시키고자 시행하였다 이번 실험 결과.
주 주 관찰에서 실험군 과 는 양성대조군에 비해 보다
8 , 16 I II
많은 양의 신생골이 관찰되었으며 실험군 가 실험군 에 비, II I 하여 주8 , 16주에서 더 많은 신생골 형성을 보였다.
그러나 티타늄 강화 차폐막만을 사용한 음성대조군에서 신 생골 형성결과가 가장 좋게 나타났다 골이식재가 골형성에. 미치는 영향에 대해서 이식재가 오히려 골형성을 방해한다는 부정적인 보고들도 있다32). Schmid등32)은 토끼의 두개관에 로 만든 반구형의 돔을 이용하여 내부에 탈단 polylactic acid
백우골을 채운 경우와 혈액만을 채운 대조군을 비교하였다. 1 개월에서는 탈단백우골을 채운 실험군에서 재생된 골의 높이 가 크고 골의 양도 더 많았으나, 2개월에서는 실험군은 골형 성량에 큰 변화가 없는 반면 대조군에서 실험군보다 더 많은 골형성을 관찰하였다 골이식재가 치유의 초기단계에서는 안. 정적인 혈병형성을 돕고 골전구세포가 풍부한 결합조직을 형 성하는데 유리할 수 있으나 이러한 효과는 개월의 초기단계1 에만 국한되며 그 이후에는 골이식재가 골형성에 장애가 되는 것으로 나타났다.
정 등의 실험에서는2%의 무기인산염에서 골재생을 촉진 함을 보고하였으나 본 실험에서는 이전의 실험보다 고농도의 무기인산염을 사용하였음에도 음성대조군을 뛰어넘는 결과를 보여주지 못하였다. Fleisch등은bisphosphonate가HA에 높은 친화력을 가지고 있다고 하였는데 이를 근거로 하여 무 기인산염이 이상성 인산칼슘 안의HA에 흡착하여 적용한 농 도보다 훨씬 적은 농도만이 작용했다는 가설을 세울 수도 있 을 것이다.
이와 같은 결과로 볼 때 일정농도의 무기인산염이 골재생 을 증가시키는 것으로 보이지만 전달체에 대한 적정 농도와, 복합 사용시에 나타나는 골재생의 정확한 기전에 대해서는 추 가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다 또한 다양한 전달체. 를 통해 무기인산염의 골유도능에 따른 골재생의 효과를 관 찰 연구해야 할 것으로 생각된다, .
결론
이번 연구는 무기인산염과 이상성 인산칼슘의 혼합사용이 골재생 과정에 미치는 영향을 평가하기 위하여 생후 주된 평6 균무게2 kg의 웅성백묘 두개관에 일정한 크기로 피질골을 제 거한 후 그 상방에 티타늄 강화 차폐막을 이용하여 골유도재, 생술을 시행하였다 티타늄 강화 차폐막만을 사용한 군을 음.
성대조군 이상성 인산칼슘과 티타늄 강화 차폐막을 사용한, 군을 양성대조군, 4%무기인산염에 침적한 이상성 인산칼슘 과 티타늄 강화 차폐막을 사용한 군을 실험군I, 8%의 무기인 산염에 침적한 이상성 인산칼슘과 티타늄 강화 차폐막을 사용 한 군을 실험군 로 분류하였다 술 후II . 8, 16주에 각각 희생시 켜 차폐막을 포함한 조직절편을 채취하여 통법에 따라 비탈회 표본을 제작하고 조직학적 및 조직계측학적으로 분석하여 다 음과 같은 결론을 얻었다.
1. 음성대조군의 주에서 가장 많은 신생골 형성을 보였다16 . 양성대조군이 다른 군들에 비하여 주 주에서 가장
2. 8 , 16
적은 신생골 형성을 보였다.
실험군 가 실험군 에 비하여 주 주에서 각각 더
3. II I 8 , 16
많은 신생골 형성을 보였다.
이상의 결과를 통해 무기인산염이 전달매개체의 골전도 및 골유도능을 항진시켜 골재생을 촉진시킬 수 있음을 확인할 수 있었다 외방성 수직골형성에 있어서 이상성 인산칼슘 단독으. 로 사용하는 것보다는 무기인산염을 혼합하여 사용하는 것이 효과적이었으며 이상성 인산칼슘과의 혼합 사용시, 4%보다는 의 무기인산염의 적용이 외방성 수직골 형성에 있어서 더 8%
욱 효과적이었다.
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