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Korea Academy of Occlusion, Orthodontics & Osseointegration.

나사선의 형태

Categories: 임플란트, Date: 2014.12.19 21:35:45

가장 대중적인 나사선 혹은 나사산의 형태는 삼각형이다. 삼각 나사선은 제조 과정이 간단하고 fixture의 회전 삽입이 용이하기 때문에 고전적인 임플란트 디자인에 채택되어 사용되었다. 그러나 교합력 분산의 관점에 있어서는 가장 단점이 많은 형태이다. 직선과 각진 모서리가 교합력을 어느 한 곳으로 집중시키기 때문에 골의 부분적 괴사를 유도하기 쉽다. 특히 abutment의 external connection과 더불어 crestal bone loss에 가장 취약한 디자인이다. 이런 단점을 보강하기 위해 개발된 나사선의 형태가 사각이다. 사각 나사선은 완전 수평 형태와 모서리 쪽으로 tapered된 형태가 있다. 이런 사각 형태의 나사산은 수직 교합압에는 교합력 하중의 분산에 유리하나 각진 모서리 형태 때문에 다양한 교합력에 적용하기에는 부족한 디자인으로 평가된다. 각진 모서리를 둥글게 처리한 개량형도 개발되고 있고, 금속보다 약한 골조직이 나사산 사이의 골에 많이 존재하기 위해 나사산의 두께를 얇게 하고 나사산 사이의 골을 증가시키는 디자인 변형을 시도하고 있다. 그리고 측방성 교합압의 분산을 위해 나사선 사이의 골을 둥글게 변화시키는 둥근형 나사선 디자인으로 개발되었다.

나사선 두께가 얇고 피치가 큰 둥근 혹은 원형인 나사선은 교합력 분산에 있어서 최대의 장점을 갖는다. 그리고 둥근 나사선의 형태도 나사골이 상부만 둥근형, 하부만 둥근형, 상부와 하부 모두 둥근형으로 나눌 수 있다. 상부만 둥근형은 bone expander 형태로, 나머지 2가지 형태에 비해, 골질이 좋지 않은 경우에도 fixture installation시 초기 고정을 얻기가 쉬운 디자인이다. 그러나 골질이 좋은 경우에는 골 압박성 초기고정이 발생할 수 있기 때문에 주의를 기울려야 한다. 이런 상부 둥근형 나사산은 수직 하방과 수평 방향의 교합력에 적절하며 fixture 하방과 교합력이 가해지는 반대 방향에서 발생하는 counter balancing force에 잘 적응할 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 둥근 나사선과 비슷한 형태로 선반형을 들 수 있다. 선반 형태의 나사선은 기본적으로 둥근 나사선과 비슷하지만, 가장 기본적인 차이가 fixture installation 방법에서 존재한다. 즉 회전 삽입이 불가능하다. Thread가 없는 원통형의 cylinderical fixture에서와 같이 implant site preparation을 fixture 크기와 비슷하게 하고 malleting으로 tap-in하여 시행한다. 이런 수술 방법은 초기 고정을 일정하게 얻을 수 없고 식립 깊이를 조절할 수 없기 때문에 외과적 합병증이 발생하기 쉽다. 물론 교합 하중의 분산은 둥근 나사선 형태와 비슷하거나 유리하지만, fixture의 형태, crestal module 그리고 abutment connection type과 관계를 전체적으로 고려해야 한다.


그림 5. 다양한 나사선의 형태.

교합력 분산의 관점과 유사한 맥락으로 나사산 사이 골조직의 기능 생리적 유지에 나사산의 형태 이외에 나사산의 크기 그리고 나사산 사이의 간격이 고려되어야 한다. 나사산의 크기는 나사산의 높이와 두께로 나누어 생각하고, 나사산의 높이가 증가하면 나사골의 깊이가 증가한다. 일반적으로 0.4~0.5mm 정도의 나사산의 높이와 두께의 디자인을 사용한다. 그러나 보다 넓은 면적에 교합력을 분산하기 위해서 나사산의 높이를 증가시키기도 하는 반면에, internal connection이 형성되는 crestal module 부위는 나사산과 내부 connection 형태 사이의 금속 두께가 너무 얇아져 픽스쳐 파절이 발생하기 때문에 오히려 나사산의 높이를 감소시킬 수밖에 없다. 특히 모스 태이퍼의 internal connection의 경우 나사산의 높이를 극단적으로 감소시킬 수 밖에 없고, 픽스쳐 전체 외형도 crestal module이 쐐기형이고 하방은 직선 원통형(tapered-straight design)이나 쐐기형(tapered)만 적용할 수 있다. 이런 형식의 나사산을 micro-thread라 부르고 나사산 크기가 crestal module과 하방의 픽스쳐 본체와 서로 다른 2중 나사산 구조를 갖는다. 이런 micro-thread는 디자인 구조에 있어서 어쩔 수 없는 선택이지 임상적으로 특별한 의미를 부여하는 것은 근거가 없는 것이다. 그리고 실제 임상에서 internal connection 부위에서 교합력이 집중되면 교합력 하중을 견디지 못하고 픽스쳐를 회전삽입하기 위해 형성한 hex 혹은 기하학적 형상부위의 최소 두께를 갖는 부위가 파절 되거나 치조정 골이 파괴된다.




그림 6. 나사선 형태의 디자인에 따른 수직, 수평+수직 그리고 수평교합압의 분산.

일반적으로 나사산을 높게 혹은 나사골을 깊게 하는 이유는 교합력 분산을 원활하게 하려는 목적이다. 그러나 여기에는 고려해야 할 디자인적 요소가 더 있다. 나사산의 두께와 나사골을 정 비율로 크게 형성하거나, 나사산의 두께를 나사산의 높이에 반비례로 얇게 하는 방법이 있다. 물론 나사산의 간격을 넓게 하여 나사산 사이의 골조직이 증가하게 하는 방법도 있다. 높은 나사산, 깊은 나사골 그리고 나사산 간격이 넓어져 나사산 사이의 골조직이 증가하면 교합학적으로도 하중분산에 유리하지만 생리역학적으로 골조직의 modeling과 remodeling에 유리하다. 그리고 나사산 사이의 골조직의 형상도 기저부가 넓고 첨단이 둥근 형태이면 골 치유 및 골 생리에 장점이 있다. 이런 이유로 나사산을 높고 얇게 하고 나사산 사이의 간격을 넓게 한 디자인을 사용한다. 여기에 둥근형의 나사골을 추가하고 나산 사이의 간격을 넓이는 디자인이 교합 하중에 대한 골 반응이 유리한 것은 당연하다. 나사산의 높이를 증가시키고 두께를 감소시켜 나사골의 깊이와 넓이를 증가시키는 것은 장단점을 갖는다. Osseointegration이 형성된 골조직의 양이 증가한다는 것은 교합력 분산에 유리해 진다는 의미이다. 그러나 과도한 교합하중으로 골 파괴가 진행되면 깊은 나사골의 dead space는 2차감염의 accelerator로 작용한다. 즉 염증반응의 증가로 수평적 골 흡수 양상이 나타난다. 그러나 높은 나사산은 계속해서 골 파괴가 픽스쳐 하방으로 진행하는 것을 저지하는 역할을 한다. 반대로 얇은 나사골은 수직적 골 파괴 양상이 나타나고 낮은 나사산은 골 흡수의 수직적 진행을 효과적으로 저지할 수 없는 물리적 형상이다.

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