저작자표시

저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 이용자는 아래의 조건을 따르는 경우에 한하여 자유롭게

l 이 저작물을 복제, 배포, 전송, 전시, 공연 및 방송할 수 있습니다. 다음과 같은 조건을 따라야 합니다:

l 귀하는, 이 저작물의 재이용이나 배포의 경우, 이 저작물에 적용된 이용허락조건 을 명확하게 나타내어야 합니다.

l 저작권자로부터 별도의 허가를 받으면 이러한 조건들은 적용되지 않습니다.

저작권법에 따른 이용자의 권리는 위의 내용에 의하여 영향을 받지 않습니다. 이것은 이용허락규약(Legal Code)을 이해하기 쉽게 요약한 것입니다.

Disclaimer

저작자표시. 귀하는 원저작자를 표시하여야 합니다.

비영리. 귀하는 이 저작물을 영리 목적으로 이용할 수 없습니다.

변경금지. 귀하는 이 저작물을 개작, 변형 또는 가공할 수 없습니다.

2012년 8월 박사학위논문

성견에서 SLA ^Ⓡ 와 Joy 1 implant ^Ⓡ 의 골-임플란트 계면의 조직형태계측학적 연구

조 선 대 학 교 대 학 원

치 의 학 과

정 민 구

성견에서 SLA ^Ⓡ 와 Joy 1 implant ^Ⓡ 의 골-임플란트 계면의 조직형태계측학적 연구

Histomorphometric analysis of implant-bone interface between SLA

and Joy 1 implant

in dogs

2012년 8월 24일

조 선 대 학 교 대 학 원

치 의 학 과

정 민 구

성견에서 SLA ^Ⓡ 와 Joy 1 implant ^Ⓡ 의 골-임플란트 계면의 조직형태계측학적 연구

지도교수 김 병 옥

이 논문을 치의학 박사학위신청 논문으로 제출함

2012년 4월

조 선 대 학 교 대 학 원

치 의 학 과

정 민 구

-i-

목 차

ABSTRACT ⅳ

I.서 론 1

Ⅱ.실험재료 및 방법 3

Ⅲ.연구결과 6

Ⅳ.총괄 및 고찰 9

참고문헌 12

표 목 차

Table1.Percentage of BIC 8

Table2.Percentage of BI 8

-iii-

도 목 차

Fig.1.After extraction and Implant placement 4

Fig.2.Histologic features of Joy 1 implant^Ⓡ and SLA^Ⓡ after 4 weeks. 6

Fig.3.Histologic features of Joy 1 implant^Ⓡ and SLA^Ⓡ after 8 weeks. 7

ABSTRACT

Histomorphometric analysis of implant-bone interface between SLA

and Joy 1 implant

in dogs

Jung Min Gu, D.D.S.

Advisor : Prof. Kim Byung-Ock, D.D.S., Ph.D.

Department of Dentistry, Graduate School of Dentistry

OBJECTIVE : The objective of this study was to compare the osseointegration of SLA^Ⓡ (ITI implant, Swiss) to these of Joy 1 implant^Ⓡ(DAS, Korea).

MATERIALS AND　METHODS : In 6 beagle dogs, 3rd and 4th mandibular premolar were extracted bilaterally. After 3 months, four transmucosal screw-shaped implants were placed in each mandibular edentulous premolar region. The implants have SLA(sandblasted, large-grit acid etched) implant surface. Control groups were SLA^Ⓡ (10mm length, 4.1mm width) and experimental groups were Joy 1 implant^{Ⓡ (}10mm length, 4mm width). The implants were allowed to heal for 4 or 8 weeks. At the end of the experiment, the dogs were sacrificed and each of implant sites was dissected and processed for histomorphometric analysis. The results of the bone-implant contact(BIC) and bone-ingrowth area(BI) were compared in SLA^Ⓡ and Joy 1 implant^Ⓡ. Statistical analyses were performed using Mann-Whitney U test and Wilcoxon test.

RESULTS : Histomorphometrical analysis showed direct osseous integration for both implants. Mean of BIC was 60.61±23.40% at 4 weeks and 60.77±16.62%

at 8 weeks after implantation in SLA^Ⓡ implant, whereas mean values of Joy 1 implant^Ⓡ was 50.26±28.47% and 59.23±4.17% at corresponding time intervals.

Mean of BI was 60.61±23.40% at 4 weeks and 60.77±16.62% at 8 weeks after implantation in SLA^Ⓡ implant, whereas mean values of Joy 1 implant^Ⓡ was 50.26±28.47% and 59.23±4.17% at corresponding time intervals. No significant

-v-

difference between both types of implants could be detected after 4 and 8 weeks healing periods in BIC and BI.

CONCLUSION : The results indicate that there was no difference in osseointegration between SLA^Ⓡ implant and Joy 1 implant^Ⓡ regarding BIC and BI, Joy 1 implant^Ⓡ showed similar histological response with SLA^Ⓡ implant.

1. 서 론

자연 치아의 대체물을 찾기 위한 노력은 고대부터 인류의 과제였다. 오늘날 인간은 평균수명이 지속적으로 증가하며 여러 사고에 의한 치아 결손과 심미성 증대로 치과보 철에 대한 수요는 꾸준히 증가 추세이다. 최근에 와서 치과보철은 저작기능의 회복뿐만 아니라 심미적 기능, 정신적 안정에까지 그 범위가 확대되고 있다. 그 중심에는 임플 란트 치료법이 있다.

1952년 Brånemark는 수 십년후 그의 디자인과 치료 개념을 보급시키게 되는 계기가 되는 원통형의 나사형 골내 임플란트의 연구를 시작하게 되었다. 골 사이를 금속 티타 늄을 사용하여 관찰하는데 사용하였으며 이금속이 골 사이에 단단하게 부착되었다는 사실을 이용하여 치과적 임플란트 뿐만 아니라 정형 외과적 고정에도 사용될 수 있다고 보고하였다. 그리고 살아있는 골조직과 임플란트 표면간의 직접적인 고정을 골융합이라 정의하였다.^1-3 이는 임플란트 재료적 속성, 형태 및 표면특성과 기계적 하중, 외과적 수술과정, 임플란트 식립위치 및 환자의 골질 등의 여러 요인에 따라 변화될 수 있다.⁴ 이러한 골융합의 최종 목표는 임플란트와 골 사이에 인접골과 같은 형태, 조성과 생역 학적 특성을 갖는 골조직으로 융합되어 기계적 하중을 견뎌내는 데 있다.

이러한 골융합은 초기 임플란트 식립 후 식립시 발생한 괴사조직이 흡수되어 임플란 트와 인접골 사이의 공간을 새로운 기질이 생성된다. 훌륭한 임플란트 고정을 위해서는 계면에 새로운 골이 직접 위치하는 일차적 골치유가 요구되는데, 이를 위해서는 초기 임플란트의 안정성과 최소한(1.5<mm)의 계면거리가 요구된다⁵. 조기 치유과정에서 임 플란트와 골조직사이에 혈병이 위치하며 주위 혈관에서부터 괴사조직 제거를 위한 세포 및 다형잠재성 간엽세포가 이주한다⁶. 이러한 세포는 혈병을 통하여 임플란트 표면으 로 이주하고(osteoconduction) 얇은 무섬유성층에 위치한다. 이주한 세포들은 골아세 포로 분화 후, 무섬유성층 최상층부에 교원기질를 분비한다. 이처럼 임플란트 표면과 골 조직간의 직접적인 접촉이 없는 과정을 ‘de novo bone formation'이라 한다.^7-9 4-6주후 이는 임플란트와 주위 골조직간에 연결된 망상골로 대체된다. 이러한 망상골은 골개조 과정(remodeling)을 통해 층판골로 대체되어져 임플란트가 주위골에 단단히 위 치한다.¹⁰

Schwartz 등¹¹은 식립된 임플란트가 골조직 내에서 치유과정을 통해 골 융합이 이루어 지는데, 임플란트의 표면특성이 많은 영향을 미친다고 하였다. 이러한 표면 특성은 임

-2-

플란트 표면조성, 표면 형태, 표면에너지, 거칠기, 젖음성 등이 연관되는데, 임플란트 재료로 사용되는 티타늄 금속은 무게에 비하여 높은 강도를 갖는 기계적 특성과 높은 부식저항성 우수한 생체적합성 및 골융합 성질 등을 지녀 임플란트 재료로서의 적합한 특성을 가지고 있다. 그러나 티타늄 금속은 생체불활성 재료로서 골형성을 직접적으로 유도하지 않기 때문에 충분한 골융합이 이루어지기까지 상당한 시간을 필요로 하며 더 불어 치료기간이 오래 걸리는 단점이 있다. 이러한 이유로 임플란트 식립한 후 임플란 트와 골조직간의 직접적인 접촉면적을 넓히고 골형성을 촉진하기 위하여 임플란트의 형태, 표면 거칠기 및 표면처리 방법 등을 이용한 연구들을 통하여 골 융합을 증가시 키기 위한 다양한 방법이 보고 되어왔다.¹²

골융합을 증가시키는 방법의 하나로 표면에 거칠기를 부여하는 방법이 소개되었다.

티타늄 임플란트의 표면에 마이크로 거칠기를 제공하는 방법으로 산화알루미늄 (Al2O3), 산화티타늄(TiO3), 인산칼슘(calcium phosphate)같은 생체 친화성이 우수한 매질을 이 용하여 표면에 흠집을 내는 blasting방법, 산처리를 통한 부식방법, 플라즈마 스프레이 방법, 이온 코팅법, 양극 처리법, 산화알루미늄(Al2O3)또는 산화티타늄으로 일차적으로 분사처리한 후 이차적으로 염산/황산 (HCl/H2SO4)로 산을 이용하는 처리하는 SLA (sand blasted large-grit acid etched) 방식 등 다양한 방법들이 개발되었다¹².

이러한 표면 거칠기를 변화시킴으로써 세포의 반응을 개선할 수 있다. 거친 표면을 가진 임플란트는 평활 표면을 가진 임플란드에 비해 골 형성에 커다란 영향을 미치는 골모 세포의 더 많은 증식과 분화를 보이며,^13-15 연조직 세포인 섬유모세포의 낮은 임 플란트 표면 친화성에 의한 임플란트 표면으로의 부착이 억제된다고 보고하였다¹⁶. 또한 거친 표면 임플란트는 alkaline-phosphatase의 활성을 증가시키며,^17,18 세포외 기질인 collagen type 1, osteocalcin, osteopontin, matrix glaprotein, bone sialoprotein 등의 형성이 증가된다고 보고되었다.^19,20 또한, Kieswetter 등²¹은 bone morphogenic protein (BMPs), transforming growth factor-ß (TGF-ß)의 형성이 증가한다고 하였다.

이 연구는 티타늄 표면을 산화알루미늄 입자를 분사한 후 산 부식 처리한 SLA(sand blasted large-grit acid etched)방식으로 새로 개발된 Joy 1 implant^Ⓡ(DAS)의 골 형성 및 골조직의 반응에 대해 규명하는 것이다.

II. 실험재료 및 방법

1. 실험재료

1) 실험동물

생후 1 내지 2년된, 17 내지 19 kg내외의 잡종견 6마리를 대상으로 하였다. 모두 동일 조건하에서 사육되었고 암,수 구별은 없었으며, 건강 상태는 모두 양호하였다. 동 물의 선정과 관리, 수술 프로토콜 그리고 준비과정은 조선대학교 치과대학의 실험동물실 규정을 준수하여 이루어졌고, 동물실험윤리위원회의 승인(CDMDIRD1113A82)을 받았다.

2) 임플란트

대조군으로 직경 4.1mm, 길이 10mm의 SLA^Ⓡ (ITI implant, Swiss)가 12개 사용되 었다. 실험군으로 직경 4mm, 길이 10mm Joy 1 implant^Ⓡ (DAS 임플란트.Korea) 12 개가 사용되었다. 성견 한 마리당 4개의 임플란트를 식립하였다.

2. 실험방법

1) 임플란트 식립

무치악부위를 만들기 위하여 잡종견의 좌,우측 하악 제3소구치(p3), 제 4소구치(p4)를 발거한 다음, 3개월간의 치유기간을 부여하였다. 발치하기 위하여 tiletamine- zolazepam (Zoletil 50^Ⓡ, Virbao, Carros, France, 5-10 mg/kg)과 Xylazine-HCl (Rumpum^Ⓡ, Bayer Vetchem, Korea, 0.15 ml/kg)을 혼합한 후 근육주사로 전신마취를 시행하였다.

3개월 후에 수술부위의 출혈 방지와 동통 억제를 위해 2% Lidocaine (1:100,000 Epinephrine함유, 유한양행)으로 침윤마취를 시행하였다. 절개 후 판막을 거상하였으며 임플란트는 제조회사의 지시대로 식립되었다.

하악의 좌, 우측에 각각 2개씩의 임플란트를 식립하였는데, 대조군과 실험군 임플란 트를 각각 2개씩 소구치에 번갈아 가며 무작위로 식립하였다. 또한 각각의 성견은 좌, 우측에 4주군과 8주군으로 비교분석하였다.

수술 직후부터 항생제 (Gentamicin 0.1ml/kg, Daesung, Korea)를 7일간 근육주사하 였고, 수술 후 1주일에 발사하였으며, 1주일에 3회씩 0.2% chlorhexidine diglucona

-4-

(Daewoong Phar., Korea)를 사용하여 구강위생관리를 시행하였다. 관찰기간은 총 8 주로서, 먼저 8주군을 식립한 다음 4주후에 4주군을 식립하였다. 6마리의 실험동물들은 모두 동일한 날에 tiletamine- zolazepam (Zoletil 50^Ⓡ, Virbao, Carros, France, 5-10 mg/kg)의 과량 투여로 동물을 희생하였고, 하악 부위에 식립된 임플란트를 중심으로 조직을 채취하였다.

2) 조직계측학적 평가

조직학적인 평가를 위해 채취된 임플란트와 골 시편은 10%완충 포르말린으로 2주간 고정하고, 10% formic acid로 4개월간 탈회하였다. 레진에 포매 후 45-50㎛두께로 절단하였다. Hematoxylin-Eosin 염색을 시행한 후 광학현미경상 관찰을 시행하였다.

골-임플란트 접촉면(bone to implant contact, BIC)은 임플란트 표면중 직접적인 골 접촉이 있는 면적의 백분율로써 임플란트 좌, 우측에서 임의의 3개의 나사산 측에서 다음과 같은 공식에 의해 산출되었다.

BIC(%) = (유효범위내)골 - 임플란트 접촉길이 / (유효범위내) 임플란트 변연길이 X 100

골 표면적(bone ingrowth; BI)은 임플란트와 골 사이의 틈에 골 형성된 양으로써 나 사산 꼭지점을 연결한 가상선 사이의 면적에서 골이 차지하는 면적을 백분율로 표시하 였다.

Fig. 1. Implant insertion surgery in mandible. (a) The edentulous site of 3 months after teeth extraction. The 3rd and 4th premolar were extracted. (b) Implants were placed in random order and healing abutment were connected.

3) 통계분석

BIC와 BI의 각 임플란트 간의 차이를 분석하기 위해 Mann-Whitney U test가 시행 되었고, 치유기간 간의 차이를 분석하기 위해서 Wilcoxon test가 시행되었으며 p<0.05 수준에서 유의성을 검증하였다.

-6-

III. 연구 결과

1. 임상적 결과

4주군의 모든 12개의 대조군과 실험군 임플란트는 잘 유지되었으며, 8주군에서 1개의 대조군과 1개의 실험군의 임플란트가 치유기간 중 탈락되어 실험에서 제외되었다.

2. 조직학적 결과

1) 4주군

대조군과 실험군 모두에서 임플란트 접촉면에서 골 형성이 잘 이루어졌으며 신생골은 비 교적 잘 형성된 지주뼈(trabecular bone)로서 주변골에 비하여 미성숙골로써 관찰되었다.

Fig. 2. Histologic features of control(a and b) and experimental(c and d) groups after 4 weeks. All groups show relatively good bone-implant contact (BIC) around the implant. Newly formed bone consists of trabecular woven bone have an unmineralized thin osteoid. Original magnification X 12.5(a and c), 100(b and d)

2) 8주군

대조군과 실험군 모두에서 4주군에 비하여 신생골의 증가는 현저하지 않으나, 임플 란트 주변의 신생골은 부분적으로 층판화를 보이며 4주군에서 현저했던 망상골의 형 태가 더욱 두터워져 주변의 기존골과 유사해지는 경향을 보였다.

Fig. 3. Histologic features of control(a and b) and experimental(c and d) groups after 8 weeks. All groups show good bone-implant contact (BIC) around the implant. Newly formed bone consists of thick trabecular woven bone mimicking adjacent underlying bone. Original magnification X 12.5(a and c), 100(b and d)

3. 조직계측학적 결과

1) 골-임플란트 접촉면(BIC, %)

4주군에서 실험군은 50.26±28.47%, 대조군에서는 60.61±23.40%값을 보였다. 8주 군에서 실험군은 59.23±4.17%, 대조군에서는 60.77±16.62%의 값을 보였다. 4주와 8주군에서 실험군과 대조군간의 통계학적 유의성 검정 결과, 유의한 차이는 보이지 않 았다(p>0.05). 또한 동일 제품군 내에 있어 치유기간에 따른 BIC의 통계학적 분석 결과,

-8- 유의한 차이는 관찰되지 않았다(p>0.05).

Table 1. Percentage of BIC

Joy 1 implant^Ⓡ SLA^Ⓡ p value 4 weeks 50.26±28.47% 60.61±23.40% 0.522 8 weeks 59.23±4.17% 60.77±16.62% 0.655

p value 0.593 0.345

BIC : bone-implant contact.

2) 골표면적 (BI, %)

4주군에서 실험군은 57.75 ± 20.85%, 대조군에서는 51.41 ± 21.68%값을 보였다.

8주군에서 실험군은 64.54±13.74%, 대조군에서는 55.98±24.61%의 값을 보였다. 4주 와 8주군에서 실험군과 대조군간의 통계학적 유의성 검정 결과, 유의한 차이는 보이지 않았다(p>0.05). 또한 동일 제품군 내에 있어 치유기간에 따른 BIC의 통계학적 분석 결과, 유의한 차이는 관찰되지 않았다(p>0.05).

Table 2. Percentage of BI

Joy 1 implant^Ⓡ SLA^Ⓡ p value 4 weeks 57.30±20.48% 51.41±21.68% 0.262 8 weeks 64.54±13.74% 55.98±24.61% 0.655

p value 0.593 0.345

BI : bone- ingrowth area

IV. 총괄 및 고찰

초기 임플란트는 기계 절삭을 이용한 평활한 표면을 갖는 임플란트의 사용시 골질이 나쁜 경우에 상대적으로 낮은 성공률이 보고된 이후²², 이를 해결하기 위하여 임플란 트 표면적을 늘리고 표면 형상을 변화시키거나, 물리적, 화학적 표면처리를 통하여 골 융합을 향상시키고자 하는 다양한 표면 처리 연구가 진행되고 있다^23,24.

이러한 골 치유와 골 융합에 중요한 역할을 하는 임플란트 표면의 거칠기는 측정된 표면의 크기에 따라, 거시적(marcro-), 미시적(micro-)과 나노(nano-)형태로 분류할 수 있다²⁵. 거시적 거칠기는 수 밀리미터에서 10 마이크로 미터내의 형태로써, 직접적 으로 임플란트를 나사형(treaded screw)이나 거시적 다공성(marcro-porous) 표면형과 같은 기하학적 형태(geometry)를 결정한다. 이는 임플란트 초기 고정과 장기적 기계적 안정성에 영향을 미칠 수 있다^26-28. 미시적 거칠기는 1-10마이크로 미터에 거칠기로 정의할 수 있다. 이는 임플란트 표면과 골사이의 유착(interlocking)에 많은 영향을 미 친다^28,29. Hansson등³⁰에 의하면, 가장 이상적인 임플란트 표면은 약 1.5μm의 깊이와 3-5μm 직경을 갖는 기공(pit)을 갖는다고 하였으며 Albreksson등^31,32이 실험적으로 증 명하기도 하였다. 이를 통해 초기의 골형성을 증가시키거나, 골 흡수를 예방할 수 있 었으나, 지나치게 높은 표면 거칠기는 기저금속 이온들의 용출을 증가시킬 뿐만 아니라 치주염을 발생시킬 위험성이 지적되어 왔다³³. 거칠기를 부여한 임플란트 표면에 있어서 골모세포의 높은 부착 양상을 보이며³⁴ 표면 거칠기가 골모세포 증식과 분화에 영향을 미침으로써 골-임플란트 접촉률을 증가시킨다고 보고되었다³⁵. 또한 세포분화와 석회 화에 영향을 주어 거친 표면을 갖는 임플란트에서 기질 형성과 고도의 교원질 형성이 이루어지며³⁶, 표면 거칠기 부여가 혈관과 신생골의 생성을 촉진하고 골침착에 중요한 영향을 갖는다고 보고되었다³⁷. 지금까지 많은 연구들에 따르면 임플란트 표면의 거칠 기는 대략 1~2㎛ 정도가 적절한 것으로 보고되고 있다. Joy 1 implant^Ⓡ(DAS implant)의 경우 평균 1.5-2㎛의 표면거칠기를 갖으며 Lee등³⁸은 서로 다른 크기의 Al₂ O₃입자를 분사한 후 산 부식 처리한 티타늄 표면에 전조골세포인 MC3T3-E1 세포를 배양하여 이들 표면처리방법들이 조골세포의 반응에 미치는 영향을 비교한 실험에서 1.79㎛의 표면 거칠기 값을 보인 실험군에서 osteonectin, Runx2와 같은 골 형성 단 백질이 가장 뚜렷하게 발현된다 보고하였다. 최근에는 나노크기의 표면 거칠기를 사용 되고 있다. 1-100 nm의 크기의 거칠기를 가지며 이는 단백질의 흡수와 조골세표의

-10-

흡착에 중요한 역할을 한다고 하였다³⁹. 하지만 화학적 방법에 의한 나노크기의 표면 거칠기의 재생성과 균일한 형성이 힘들며, 선택적인 단백질 흡수가 조골세포의 흡착 및 빠른 골생성에 관여하는지는 정확히 알려지지 않았다⁴⁰.

임플란트의 표면 거칠기를 증가시키기 위한 여러 방법 중 타이타늄 분사(titanium plasma spray, TPS) 피복법은 임상적으로 기계절삭면 임플란트와 큰 차이점을 나타내지 않았고, 생체친화적 재료인 수산화인회석(hydroxyapatite)코팅 방법은 매식 초기에는 골유착이 높게 나타나지만 장시간이 경과하면 수산화인회석이 용해되거나 떨어져 나가 고 매식체 노출 시 임플란트 주위에 염증을 야기하여 골소실을 일으킨다는 단점이 보 고되었다⁴¹. 이후 표면의 거칠기를 더욱 미세하고 균일하게 형성할 수 있는 SLA(sand-blasted with large grit and acid etching)법이 개발되었는데, Adell 등⁴²은 sandblasting으로 처리한 임플란트 표면에 상피세포들이 성공적으로 이주,증식, 부착 됨을 보고하는 등 타이타늄 표면에 산화 타이타늄이나 산화알루미늄으로 샌드블라스팅 하거나 샌드블라스팅 후 산으로 부식하는 SLA방법은 세포 활성을 촉진시켜 치료기간을 단축하며, 임상적으로 높은 성공률을 보였다. 이에 우리는 SLA표면의 새로 개발된 Joy 1 implant^Ⓡ(DAS implant)의 생체적합성 및 주위골조직의 반응을 평가하였다.

골융합 정도, 즉 임플란트와 골 사이의 계면상태를 알아보기 위해서는 생역학적 검 사와 조직계측학적 분석이 있다. 생역학적인 방법에는 pull-out test, push-out test, 뒤틀림 제거력 측정이 있고, 조직계측학적 분석에는 골-임플란트 접촉면 측정방법과 나사산 사이의 골표면적 비율 측정 방법 및 세포의 개체수를 측정하는 방법이 있다.⁴³ 이 연구에서는 조직계측학적 분석 중 BIC와 BI를 통하여 골 융합을 평가하였다.

Buser 등²⁶은 SLA 표면을 갖는 임플란트의 미니돼지 장골 실험에서 3주와 6주 후의 골-임플란트 접촉률은 평균 50%~60%로써 titanium plasma-sprayed (TPS) 표면 임 플란트(30%~40%)보다는 우수하였으며 hydroxylapatite (HA) 표면 임플란트 (60~70%) 보다는 낮은 값을 보인다고 보고하였다. 하지만 HA 표면 임플란트는 지속적인 흡수양 상을 보이므로 SLA 표면 임플란트가 우수하다고 보고하였다. 또한 Cochran 등⁴⁴은 foxhound의 하악골에서 SLA 표면 임플란트와 TPS 표면 임플란트의 골-임플란트 접 촉률은 3개월 후에 각각 평균 72.33%와 52.15%값을 보였으며, 6개월 후와 15개월 후에 각각 68.21%와 78.18%, 71.68%와 58.88%의 값을 보였다. 3개월 후에만 SLA 표면 임플란트가 TPS 표면 임플란트에 비해 높은 수치를 보였으며 6개월과 15개월 후에는 두 임플란트 사이의 차이는 보이지 않았으며, SLA표면 임플란트는 초기치유기 간에 더 많은 골융합을 보인다고 보고하였다.

이번 실험에서는 SLA 표면을 갖는 두 임플란트를 비교했을 때, 4주와 8주 후의 BIC 를 보면 Joy 1^Ⓡ 임플란트는 각각 50.26%, 59.23%였고, SLA^Ⓡ 임플란트는 각각 60.61%, 60.77% 값을 보였다. 또한 BI에 있어서 Joy 1^Ⓡ 임플란트는 각각 57.30%, 64.54%였고 SLA^Ⓡ 임플란트는 각각 51.41%, 55.98%값을 보였다. BIC와 BI에 있어서 두 임플란트와 비교시, 치유기간에 따른 유효한 차이는 보이지 않았다. Albrektsson 등³⁴은 최소한 50% 이상의 골 접촉율이 안정적인 보철물을 위하여 필요하다고 주장하 였는데, 이 실험의 실험군과 대조군 임플란트의 4주와 8주 후의 치유기간에서 BIC는 이를 모두 충족하였다.

Salvi 등⁴⁵은 SLA 표면 임플란트를 식립한 지 1주일 후에 보철을 위한 solid abutment를 체결하고 2주때 보철수복을 진행한 임상적, 전향적 연구를 시행하였다. 1년 후 생존율은 100%라고 보고하였으며 식립 2주 이후의 조기하중이 가능하다고 주장하 였다. Bornstein¹⁰등은 SLA표면 임플란트 식립후 조직학적 연구에서 2주째 임플란트 표면과 접촉하는 새로 형성된 골 조직이 관찰되었으며, 4주째에는 더 많은 양이 관찰 되며 나사산과 접촉하는 부위에서 골개조과정(remodeling)이 관찰되었다고 보고하였다.

이번 연구에서 Joy 1^Ⓡ 임플란트는 식립후 4주째 임플란트 표면과 직접 접촉하는 잘 형성된 망상골 형태의 신생골이 관찰되었으며 8주째에는 층판화를 보였으며 망상골 형태가 더욱 두터워져서 기존골과 유사해 지는 경향이 관찰되었다. 또한 4주군과 8주 군에서 골개조 및 골성숙 과정이 관찰되었다. 이는 Joy 1^Ⓡ 임플란트에서도 최소 4주에 하중을 가할 수 있다는 것을 의미한다.

이 연구는 티타늄 표면을 산화알루미늄 입자를 분사한 후 산부식 처리한 SLA(sand blasted large-grit acid etched)방식으로 새로 개발된 임플란트인 Joy 1 implant^Ⓡ의 골형성 및 골조직의 반응에 대해 규명한 것으로, SLA^Ⓡ 임플란트와 유사한 조직반응과 골 형성이 관찰되었다. 이는 Joy 1 implant^Ⓡ 가 SLA^Ⓡ 임플란트와 같은 일상적인 사용 이 가능할 것으로 사료되며, 향후에는 조기하중에 관한 실험과 발치 후 즉시식립에 관 한 연구가 필요할 것으로 생각된다.

-12-

참고문헌

1. Brånemark PI, Adell R, Breine U, Hansson BO, Lindstrom J, Ohlsson A.

Intraosseous anchorage of dental prostheses. I. Experimental studies. Scand J Plast Reconstr Surg 1969;3:81–100.

2. Brånemark PI, Hansson BO, Adell R, Breine U, Lindstrom J, Halle´n O, Ohman A. Osseointegrated implants in the treatment of the edentulous jaw. Experience from a 10-year period. Scand J Plast Reconstr Surg 1977;16:1–132.

3. Schroeder A, Pohler O, Sutter F. Gewebereaktion auf ein Titan-Hohlzylinder implantat mit Titan-Spritzschichtoberfla¨ che. Schweizer Monatsschrift für Zahnheilkunde 1976;86:713–727.

4. Albrektsson T, Zarb G, Worthington P, Eriksson AR. The long-term efficiency of currently used dental implants: A review and proposed criteria of success.

Int J Oral Maxillofac Implants 1986;1:11-25.

5. Wilson TG Jr, Schenk R, Buser D, Cochran D. Implants placed in immediate extraction sites: a report of histologic and histometric analyses of human biopsies. Int J Oral Maxillofac Implants 1998;13:333-341.

6. Ross R, Everett NB, Tyler R. Wound healing and collagen formation: VI. The origin of the wound fibroblast studied in parabiosis. J Cell Biol 1970:44:645-654.

7. Davies JE, Chernecky R, Lowenberg B, Shiga A. Deposition and resorption of calcified matrix in vitro by rat bone marrow cells. Cells Mater 1991;1:3-15.

8. Davies JE, Ottensmeyer P, Shen X, Hashimoto M, Peel SAF. Early extracellular matrix synthesis by bone cells. In: Davies JE, ed. The bone-biomaterial interface. Toronto: University of Toronto Press 1991:214-228.

9. Davies JE, Nagai N, Takeshita N, Smith DC. Deposition of cement-like matrix on implant materials. In: Davies JE, ed. The bone-biomaterial interface.

Toronto: University of Toronto Press 1991:285-294.

10. Bornstein MM, Valderrama P, Jones AA, Wilson TG, Seibl R, Cochran DL.

Bone apposition around two different sandblasted and acid-etched titanium implant surfaces: a histomorphometric study in canine mandibles. Clin Oral Implants Res. 2008;19(3):233-241.

11. Schwartz Z, Lohmann CH, Cochran DL, Sylvia VL, Dean DD, Boyan BD.

Bone regulating mechanism on implant surfaces. Proceedings of the 3rd European Workshop on Periodontology. Implant Dentistry 1999;41-54.

12. Kim YG, Hwang JW. Controversy in dental implant. Koonja Pub. 2004.

13. Mustafa K, Wennerberg A, Wroblewski J, Hultenby K, Lopez BS, Arvidson K.

Determining optimal surface roughness of TiO₂blasted titanium implant material for attachment, proliferation and differentiation of cells derived from human mandibular alveolar bone. Clin Oral Impl Res 2001;12:515-525.

14. Marinucci L, Balloni S, Becchetti E, Belcastro S, Guerra M, Calvitti M, Lilli C, Calvi EM, Locci P. Effect of titanium surface roughness on human osteoblast proliferation and gene expression in vitro. Int J Oral Maxillofac Implants 2006;21:719-725.

15. Kim HJ, Kim SH, Kim MS, Lee EJ, Oh HG, Oh WM, Park SW, Kim WJ, Lee GJ, Choi NG, Koh JT, Dinh DB, Hardin RR, Johnson K, Sylvia VL, Schmitz JP, Dean DD. Varying Ti-6Al-4V surface roughness induces different early morphologic and molecular responses in MG63 osteoblast-like cells. J Biomed Mater Res 2005;74:366-373.

16. Bowers KT, Keller JC, Randolph BA, Wick DG, Michaels CM. Optimization of surface micromorphology for enhanced osteoblast responses in vitro. Int J Oral Maxillofac Implants. 1992;7:302-310.

17. Galli C, Guizzardi S, Passeri G, Martini D, Tinti A, Mauro G, Macaluso GM.

Comparison of human mandibular osteoblasts grown on two commercially available titanium implant surfaces. J Periodontol 2005;76:364-372.

18. Guizzardi S, Galli C, Martini D, Belletti S, Tinti A, Raspanti M, Taddei P, Ruggeri A, Scandroglio R. Different titanium surface treatment influences human mandibular osteoblast response. J Periodontol 2004;75:273-282.

19. Martin JY, Schwartz Z, Hummert TW, Schraub DM, Simpson J, Lankford J, Dean DD, Cochran DL, Boyan BD. Effect of titanium surface roughness on

-14-

proliferation, differentiation, and protein synthesis of human osteoblast-like cells (MG63). J Biomed Mater Res 1995;29:389-401.

20. Isa ZM, Schneider GB, Zaharias R, Seabold D, Stanford CM. Effect of fluoride-modified titanium surface on osteoblast proliferation and gene expression. Int J Oral Maxillofac Implants 2006;21:203-211.

21. Kieswetter K, Schwartz Z, Hummert TW. Surface roughness modulates the local production of growth factors and cytokines by osteoblast-like MG-63 cells. J Biomed Master Res 1996;32;55-63.

22. Hutton J, Heath M, Chai J, Harnett J, Jemt T, Johns R. Factors related to success and failure rates at 3-year follow-up in a multicenter study of overdentures supported by Branemark implants. Int J Oral Maxillofac Implants 1995;10:33-42.

23. Buser D, Broggini N, Wieland M, Schenk R, Denzer A, Cochran D. Enhanced bone apposition to a chemically modified SLA titanium surface. J Dent Res 2004;83:529-533

24. Szmukler-Moncler S, Testori T, Bernard J. Etched implants: a comparative surface analysis of four implant systems. J Biomed Mater Res 2004;69:46-57.

25. Junker R, Dimakis A, Thoneick M, Jansen JA. Effects of implant surface coating and composition on bone integration: a systematic review. Clin Oral Impl Res 2009;20:185-206.

26. Buser D, Schenk R, Steinemann S, Fiorellini J, Fox C, Stich H. Influence of surface characteristics on bone integration of titanium implants. A histomorphometric study in miniature pigs. J Biomed Mater Res 1991;25:889–

902.

27. Gotfredsen K, Wennerberg A, Johansson C, Skovgaard LT, Hjorting-Hansen E. Anchorage of TiO2-blasted, HA-coated, and machined implants: an experimental study with rabbits. J Biomed Mater Res 1995;29:1223–1231.

28. Wennerberg, A, Albrektsson, T, Albrektsson, B, Krol, JJ. Histomorphometric and removal torque study of screw-shaped titanium implants with three different surface topographies. Clin Oral Impl Res 1996;6:24–30.

29. Wennerberg A, Hallgren C, Johansson C, Danelli SA. A histomorphometric evaluation of screw-shaped implants each prepared with two surface roughnesses. Clin Oral Impl Res 1998;9:11–19.

30. Hansson S, Norton M. The relation between surface roughness and interfacial shear strength for bone-anchored implants. A mathematical model. J Biomech 2007;32:829-836.

31. Albrektsson T, Wennerberg A. Oral implant surfaces: part I – review focusing on topographic and chemical properties of different surfaces and in vivo responses to them. Int J Prosthodont 2004;17:536–543.

32. Albrektsson T, Wennerberg A. Oral implant surfaces: part II – review focusing on clinical knowledge of different surfaces. Int J Prosthodont 2004;17:544–

-564.

33. Song HJ. Advanced surface modification techniques for enhancing osseointegration of titanium Implant. The journal of korea dental association 2010;48:96-105.

34. Keller J, Stanford C, Wightman J, Draughn R, Zaharias R. Characterizations of titanium implant surfaces. III. J Biomed Mater Res 2004;28:939-946.

35. Cochran D, Buser D, Christian M, Weingart D, Taylor T, Bernard J. The use of reduced healing times on ITI implants with a sandblasted and acid-etched (SLA) surface. Clin Oral Implants Res 2002;13:144-153.

36. Martin J, Schwartz Z, Hummert T, Schraub D, Simpson J, Lankford Jr J.

Effect of titanium surface roughness on proliferation, differentiation, and protein synthesis of human osteoblast-like cells (MG63). J Biomed Mater Res 2004;29:389-401.

37. Predecki P, Stephan J, Auslaender B, Mooney V, Kirkland K. Kinetics of bone growth into cylindrical channels in aluminum oxide and titanium. J Biomed Mater Res 2004;6:375-400.

38. Lee JH. Effect of titanium surface treatment on pre-osteoblast response.

Dept. of dentistry. Graduate school of Chosun Univ.

39. Brett PM, Harle J, Salih V, Mihoc R, Olsen I, Jones FH, Tonetti M.

Roughness response genes in osteoblasts. Bone 2004;35:124-133.

-16-

40. Le Gue´hennec L, Soueidan A, Layrolle P, Amouriq Y. Surface treatments of titanium dental implants for rapid osseointegration. Dent Mater 2007;23:844-854.

41. Gottlander M, Albrektsson T, Carlsson L. A histomorphometric study of unthreaded hydroxyapatite-coated and titanium-coated implants in rabbit bone. Int J Oral Maxillofac Implants 1992;7:485-490.

42. Adell R, Lekholm U, Grondahl K, Brånemark P, Lindstrom J, Jacobsson M.

Reconstruction of severely resorbed edentulous maxillae using osseointegrated fixtures in immediate autogenous bone grafts. Int J Oral Maxillofac Implants 1990;5:233-246.

43. Johansson C, Albrektsson T. Integration of screw implants in the rabbit: a 1-year follow-up of removal torque of titanium implants. Int J Oral Maxillofac Implants 1987;2:69-75.

44. Cochran DL, Schenk RK, Lussi A, Higginbottom FL, Buser D.Bone response to unloaded and loaded titanium implants with a sandblasted and acid-etched surface: a histometric study in the canine mandible. J Biomed Mater Res 1998; 40:1-11

45. Salvi GE, Gallini G, Lang NP. Early loading (2 or 6 weeks) of sandblasted and acid-etched (SLA) ITI implants in the posterior mandible. A 1-year randomized controlled clinical trial. Clin Oral Implants Res 2004;15:142-149.