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Korea Academy of Occlusion, Orthodontics & Osseointegration.

Fixture installation 높이에 따른 외과적 및 교합학적 고려

Categories: 임플란트, Date: 2014.12.20 16:40:33

픽스쳐의 식립 깊이가 깊으면 깊을 수록 crown/fixture ratio는 증가한다. 전통적인 보철학적 원칙 중의 하나인 Ante’s law에 의하면 픽스쳐에 가해지는 교합 하중이 증가하여 픽스쳐와 골조직과의 osseointegration이 파괴될 가능성이 증가하는 것이다. 그러나 Ante’s law는 수평적 교합압에 한해서 의미가 국한된다. 즉 crown/fixture ratio가 증가하더라도 전체적인 교합력은 변하지 않기 때문이다. 실제 과도한 교합력을 가하는 저작을 하지 않으면, 이갈이나 이악물기 같은 악습관이 없으면 결국 전체적인 교합력 혹은 교합하중은 개개인 마다 일정한 수준에서 유지된다. 물론 전체적으로 수직적 골 흡수가 심하게 진행된 경우에는 심미 기능적으로 문제가 발생하지만, 국소적인 골 흡수에 의한 crown/fixture ratio의 증가는 임상적으로 교합 압력의 기하학적 증폭의 문제로 인해 임플란트 치료의 기능적 결과에 큰 영향을 주지 않는다. 길이 7mm 이하의 short 임플란트의 경우를 예로 들면 측방압을 감소시키면 수직압 분산에는 아무런 문제가 되지 않는다. 실제 정상적 길이의 임플란트와 비교하여 아무런 차이가 없음을 보고하는 연구 결과가 많고 심지어는 5~6mm 길이의 픽스쳐가 임상 실험을 거쳐 허가되어 정상적으로 시판되고 있다. 물론 short 임플란트는 구치부에 한해서 사용을 권장하고, cold welding이 가능한 internal connection의 wide 픽스쳐를 사용해야 한다. 그러나 전치의 경우에는 측방압 요소를 줄이기에는 한계가 있다. 물론 건전한 자연치 혹은 임플란트 수복물 사이에 short 임플란트를 시술 한다면, 교합력이 가해지지 않게 혹은 최소의 치아 유도가 이루어 지게 하는 편법으로 사용할 수 있다. 그리고 short 임플란트의 임상적 적용은 대합치의 상태도 중요하다. 대합치가 가철성 수복물이거나 치주 질환에 이환 되어 저작압 자체가 감소되어 있는 경우는 어떠한 형태나 크기에 상관없이 성공 확률은 더욱 높아진다.


그림 10. Short 임플란트 사용 증례. 좌측 상악 구치부의 심한 골 흡수로 zygoma에 short 임플란트를 식립하고 보철적 수복을 하였다. Crown/fixture ratio가 증가 하였지만 수평적 교합 하중의 조절로 성공적인 결과를 보이고 있다.

Short 임플란트 픽스쳐의 사용에 있어서 한가지 간과해서는 안될 사실이 있다. 만약 가용 골이 충분한데 short 임플란트를 깊게 심고 cold welding이 가능한 어버트먼트를 연결한 후 보철적 수복을 시행 하였다면 “짧은 픽스쳐만으로 교합 하중을 모두 감당하였을까?” 라는 의문이다. 이런 경우 인접 혹은 전체적인 bone level 혹은 contour가 일정한 높이로 유지되어 있고 픽스쳐가 2~3mm 하방으로 식립되어 상방으로 이 깊이만큼 긴 post 혹은 어버트먼트의 연결부가 보철적 수복물을 유지하고 있다. 결국 short 픽스쳐 길이에 2~3mm의 bone support를 더해야 이 임플란트가 감당할 수 있는 교합 하중이 정확히 계산된다. 다시 말하자면 bone level에 맞추어 식립하는 픽스쳐에 2~3mm를 계산 상으로 뺀 것뿐이다. 실제 정확한 의미의 short 임플란트 픽스쳐의 사용은 가용 골이 5~6mm 밖에 남지 않은 경우에서나 사용되어야 한다. 실제 가용 골의 높이가 7~8mm에서 5~6mm의 short 픽스쳐를 사용하는 것은 아무런 도움이 되지 않을 뿐만 아니라 gap movement가 일어나는 screw connection의 픽스쳐를 사용하면 crestal bone loss로 인해 bone support가 감소하기 때문이다. 오히려 임상적으로는 8~9mm의 픽스쳐를 crestal module이 잔존 골 상방에 위치하도록 식립하는 것이 crestal bone loss를 예방할 수 있다. 즉 충분한 잔존 골이 있는 경우에 short 임플란트를 사용하여 아무런 문제가 없었다 하는 것은 짧은 픽스쳐의 장점이 아니라 잔존 골의 지지를 고려하면 당연한 사실일 뿐이다. 즉 short 임플란트 사용의 환상에서 벗어나 교합력 분산에 있어서 교합 하중을 지지할 수 있는 잔존골 양을 평가하여 적절한 교합 처방을 해야 하는 것이다.

실제 가용 골의 높이가 5~6mm 밖에 되지 않아 short 임플란트를 사용한 경우에 있어서 교합학적 접근은 매우 복잡하고 어려운 임상적 난제이다. 실제 외과적 식립 과정도 정교한 측정과 implant site preparation이 요구 된다. 약간의 실수도 용납하지 않는 상황이고, 특히 하악 구치부의 경우 하악관을 침범하여 신경손상의 사고로 이어지기도 한다. 이때 사용하는 픽스쳐는 cold welding이 되는 internal connection의 디자인을 추천하는데 이유는 crestal bone loss가 발생하면 실제 남는 잔존골의 지지는 4~5mm 밖에 되지 않기 때문이다. 그러나 다행스러운 사실은 하악 구치부의 골 흡수 양태이다. 치조 골이 모두 소실되고 악골의 흡수가 진행되면 잔존골 상부가 넓어 지기 때문이다. 이런 잔존 골 형태 때문에 직경이 큰 wide 임플란트의 길이가 짧은 short fixture를 사용할 수 있다. 역학적으로 생각해 보면 수직적 압력에는 픽스쳐의 길이보다도 직경이 문제가 된다. 즉 길이에 상관없이 큰 직경의 임플란트, 수직적 교합 하중을 잘 견딜 수 있는 나사선과 픽스쳐 형태의 디자인이 사용되어야 한다. 그리고 픽스쳐의 직경이 증가하면 할 수록 교합 하중을 분산 할 수 있는 표면적이 넓어진다. crestal module의 직경 증가로 인해 platform switching의 효과가 증대되며, cold welding이 되는 internal connection을 사용한다면 어버트먼트를 통해 픽스쳐로 전달되는 스트레스 전달 양태가 교합력 분산에 유리하게 작용한다. 즉 crestal bone에 집중되는 교합 하중이 픽스쳐 하방으로 분산된다. 그리고 교합 처방을 수평적 교합력을 최소화 하면 임상적으로 short 임플란트의 성공률은 정상적인 길이의 경우와 비슷하다.


그림 11. Short 임플란트 식립의 증례.
하악 좌측 제1,2대구치 및 우측 제1대구치 부위에 5.5mm의 short 임플란트가 식립하였으며 1년 후 방사선학적 검사를 시행하였다..


그림 12. Short 임플란트 식립의 증례.
하악 좌우측 제2대구치 부위에 short 임플란트가 식립하였으며 기능적으로 안정적인 결과를 보이고 있다.



Short 임플란트의 교합 처방에 있어서 전체적인 교합 상황이 중요하다. 즉 환자 개개인의 교합을 확인해야 한다. 견치 유도 혹은 전치 유도가 강한지, unilateral 혹은 bilateral group function 인지, fully balancing occlusion 인지, 그리고 sequential guidance는 맞는지를 확인한다. 그리고 후방과 측방의 disclusion 양을 측정해 보면 치아 유도의 하중을 직접적으로 확인 할 수 있다. 다시 말하자면 치아 이개disclusion을 시키는 치아 유도에 포함된 자연치나 임플란트는 치아 이개를 시키는 만큼의 교합 하중이 집중된다는 것이다. 이런 위치에 short 임플란트의 사용은 곤란하다. 반대로 이개 되는 곳은 수평압이 가해지지 않기 때문에 어떠한 픽스쳐를 사용해도 안전하다. 부정 교합의 경우에도 마찬가지다. 구치부의 premature 교합 접촉이 존재하는 자연치나 임플란트 수복물에는 외상성 교합력이 가해진다. 이런 상황의 자연치나 임플란트의 수명은 시간 문제 일 뿐이다. 그러나 외상성 교합이 존재하지만 short 임플란트에 가해지지 않으면 조기 접촉의 문제가 유지되는 동안 임플란트에는 아무런 문제가 발생하지 않을 가능성이 높다. 즉 조기 접촉 발생 부위의 치아 혹은 임플란트가 문제가 되어 제거된 후 short 임플란트에 외상성 교합이 전이되지 않는 한 short 픽스쳐는 osseointegration을 계속해서 유지할 수 있다. 그리고 TMD나 parafunction 등의 교합학적 문제와 임플란트 치료와 관계를 객관적으로 평가해야 한다.


그림 13. Short 픽스쳐 디자인에 따른 교합력 분산의 도해이다. Crestal module이 넓어지면 질수록 픽스쳐의 상부 즉, crestal bone에 교합력이 집중된다. 그리고 locking taper와 sloping shoulder 디자인이 교합 하중이 분산에 유리하다.


그림 14. Short 픽스쳐 크기와 abutment connection에 따른 교합력 분산의 도해이다. 픽스쳐가 크면 클수록 교합력 분산에 유리하다. 그리고 locking taper 보다 morse taper가 crestal bone에 교합 하중이 집중된다.


그림 15. Short 픽스쳐 크기와 abutment connection에 따른 교합력 분산의 도해이다. 픽스쳐가 크면 클수록 교합력 분산에 유리하다. 그리고 locking taper가 morse taper보다 crestal bone에 교합 하중 분산에 유리하다.

상악 구치부의 경우, 픽스쳐 식립 깊이를 결정하는데 상악동과 같은 해부학적 구조물과 잔존골 혹은 가용골의 상태에 영향을 받는다. 일반적인 픽스쳐 식립 깊이의 기준은 상악동 하방에 4~5mm 정도의 가용골이 남아 있느냐에 있다. 즉 가용골이 4~5mm 이상 되어야 submerged fixture installation을 시행할 수 있다. 예를 들면 2mm 정도의 골 하방 식립을 하기 위해서는 2~3mm 정도의 잔존 골이 픽스쳐와 접촉하여 bone support를 유지해야 최소의 초기고정이 가능하다. 물론 maxillary sinus의 inferior wall의 cortical anchorage를 얻어야 적절한 초기고정이 얻어진다. 그리고 픽스쳐를 crestal level에 맞추어 식립하면 cortical anchorage가 이중으로 얻어진다. 이렇게 dual anchorage에 의한 초기 고정의 증가는 osseointegration의 확률을 높여 주기 때문에, crestal bone loss를 감안하여 crestal anchorage가 소실되지 않을 정도까지 약간이라도 골 하방에 픽스쳐를 식립하는 것이 유리하다. 실제 임상에서는 잔존 골 crest의 cortical 부위가 편평하지 않기 때문에 가장 낮은 부위의 cortcal anchorage 내에서 골 하방 식립을 시도하면 bi-cortical anchorage에 의한 초기 고정을 얻을 수 있어 좋다. 그리고 cortical bone의 두께가 두꺼우면 더욱 좋다. 그러나 가용 골의 높이가 4~5mm 이하인 경우라면 골 하방 이식은 불가능 하다. 이런 경우는 crestal과 sinus inferior wall anchorage를 모두 유지하는 깊이에서 최대한 깊게 식립할 수 밖에 없다. 그리고 crestal approach의 socket lifting보다는 lateral window를 형성하여 sinus elevation을 시행하여 픽스쳐 하방에 이식된 골 조직의 추가적인 고정을 얻어야 한다. 그리고 maxillary sinus 내에 septum이 존재한다면 socket lifting을 시행하여 픽스쳐를 식립하여 septum에 골 고정을 얻어야 한다. 그리고 crestal approach로 골 이식을 동시에 시행 할 수 있다. 물론 상악동의 pneumatization이 심하게 진행되어 잔존골이 거의 남지 않아 sinus elevation의 시행해야만 하는 경우라면 골 이식을 먼저 시행하고 픽스쳐 식립을 나중에 하는 것이 현명하다. 이와 같이 상악동을 침범하는 픽스쳐의 식립 깊이를 결정하는데 중요한 요소는 잔존골의 양과 골질, 골 이식의 여부 그리고 해부학적 구조의 상태이다. 그리고 식립 깊이에 따라 상악동 내로 침범하여 노출된 픽스쳐 하부의 위치가 결정되는데, 잔존골을 뚫고 상악동 내로 올라간 픽스쳐는 socket lifting 혹은 sinus elevation의 성공에 중요한 역할을 한다. 최근 연구에 의하면 상악동 내로 노출된 픽스쳐의 tenting 효과로 골 이식이 없더라도 골이 생성되기 때문이다. 즉 상악동 골 이식술은 사용하는 골 재료의 종류에 상관없이 염증반응 없이 공간을 유지해 주면 자연 치유에 의해 골이 생성된다는 것이다. 그리고 호흡에 의한 상악동 막의 움직임을 최소화 하여 골 이식의 성공율을 높일 수 있다. 실제 자가 골을 사용하지 않은 대부분의 상악동 이식술의 경우 이식된 재료가 흡수되어 골 조직으로 대치되지 않고 오래 동안 계속해서 생리적으로도 유지되는 것을 확인할 수 있다. 오히려 골 이식을 시행하지 않은 경우에 상악동 내로 침범한 픽스쳐 주위의 골 조직이 내려 앉는 slumping형상을 관찰할 수 있다. 결론적으로 상악동 이식술의 경우 픽스쳐 식립 깊이는 cortical anchorage를 얻는데 기준한다. 잔존 골이 없으면 dual cortical anchorage을 유지할 수 있는 깊이로, septum이 존재하면 유리하지만 sinus elevation 시술이 어렵고, 충분한 가용 골이 제공되면 골 하방 식립을 권장한다.


그림 16. 가용 골의 상태에 따른 fixture 크기와 식립 깊이의 선택.
만성 진행성 치주염으로 인한 치조골 파괴에 따른 발치 와의 경우 선택된 픽스쳐 크기에 적합한 implant site preparation을 just crestal level로 시행한다. 골 치유가 완성된 가용 골의 경우 1~2mm 정도의 subcrestal로 osteotomy를 시행하고 건전한 발치 와의 경우 약 3mm 하방으로 픽스쳐 식립을 시행하여야 한다. 그리고 각각 fixture 깊이에 대한 보철적 조절은 어버트먼트 post 길이로 조절한다.

Implant site의 표면 굴곡 상태topology는 픽스쳐 식립 깊이를 결정하는데 매우 중요하다. 픽스쳐 식립 위치의 잔존 골 표면은 대부분 평편하지 않으며 심지어는 한쪽 wall 혹은 두 개의 wall이 상실된 경우도 많다. 이렇게 잔존 골의 형태에 높낮이가 존재하면 낮은 곳에 기준하여 픽스쳐를 식립 하던지 혹은 높은 곳에 기준하여 골 이식을 시행하여 픽스쳐의 노출을 해결해야 한다. 두 가지 식립방법 중에서 상황에 맞는 올바른 식립 방법의 선택은 general bone contour를 살펴보면 알 수 있다. 잔존 골의 전반적인 수평적 높이보다 낮은 골 소실 부위는 자연 치유에 의해 골 이식 없이 회복되기 때문이다. 일반적으로는 전반적인 높이보다 약간 낮게 식립하고 노출된 픽스쳐 부위는 골 이식을 시행한다. 그리고 submerged 식립을 권장하는 임플란트 디자인을 사용하면 골 이식의 가능성이 최소화 된다. 그러나 픽스쳐를 깊게 심으면 유리하지만 임플란트 디자인에 따라, 혹은 crown/fixture ratio가 증가하기 때문에 임플란트 디자인에 따라 심미 기능적으로 평가해야 한다. Implant site의 cortical bone의 두께는 픽스쳐 식립 깊이를 결정한다. 식립된 픽스쳐가 cortical anchorage를 얻지 못하면 초기고정은 감소한다. 그리고 픽스쳐 하방에 골조직이 거의 없는 경우라면 픽스쳐가 빠져 골 내, 혹은 상악동과 같은 해부학적 공간으로의 dropping이 발생한다. 이것은 매우 심각한 외과적 후유증을 낳는다. 하악관을 침범하기도 하고 상악동 내에서 굴러다니기도 한다. 반대로 osteotomy 된 깊이를 넘어서 픽스쳐를 회전 삽입하는 경우라면 cancellous bone의 골질에 따라 픽스쳐 나사선이 골조직을 stripping하기도 하고, cortical bone이 두껍고 단단한 경우는 충분한 osteotomy와 countersinking을 하지 않으면 픽스쳐가 locking 되거나 픽스쳐를 회전 삽입하는 기구인 fixture driver와 결합하는 픽스쳐의 기하학적 형태가 붕괴되기도 한다. 그리고 픽스쳐가 locking 되면 원하는 깊이로 식립하지 못하는 결과가 일어난다. 그리고 fixture driver가 locking 되어도 픽스쳐를 빼서 버리는 수 밖에 없다. 임상적으로 이런 문제를 피하기 위해서는 어느 정도의 힘으로도 픽스쳐가 회전 삽입이 되지 않고 저항감이 증가하면, 픽스쳐를 역회전으로 뺀 후, 약간 큰 직경으로 osteotomy를 다시 하거나 countersink를 확실한 깊이로 시행한다. 그리고 원하는 깊이로 회전 식립하였으나 저항감이 너무 강하면 역회전으로 약간 뺀 후 다시 회전 삽입을 반복하면 원하는 초기고정으로 정확한 깊이의 픽스쳐 식립을 할 수 있다.


그림 17. 가용골이 적은 상악 제1대구치 부위의 임플란트 증례. 짧은 픽스쳐를 사용하기 보다는 socket lifting을 이용한 골 이식술 후 wide 임플란트 픽스쳐 크기로 치료하였다.


그림 18. 가용 골이 적은 상악 제1대구치 부위의 임플란트 증례. 골 이식을 하지 않아도 심겨진 픽스쳐 주위로 골 재생이 이루어 졌다.

임플란트 식립의 기울기와 깊이의 관계는 상호 보완적 이다. 상악의 경우 palatal anchorage를 위해 픽스쳐를 구개측으로 기울려 식립하는 경우가 있다. 이런 방법으로 사용하면 상악동과의 관계에 있어서 방사선상에서 측정된 가용 골 크기와 픽스쳐 보다 긴 픽스쳐를 식립할 수 있다. 이때 socket lifting을 함께 사용하면, 그리고 handle을 사용해서 osteotomy를 손으로 시행하면 정확한 크기의 픽스쳐를 선택할 수 있다. 즉 골 삭제 혹은 골 확장을 시행할 때, 갑자기 저항감이 사라지는 위치가 가용 골의 정확한 높이 혹은 깊이 이다. 물론 socket lifting을 위해 조금 더 긴 픽스쳐를 사용할 수 있다. 그리고 상악동의 pneumatization이 넓게 일어난 경우라면 wide 픽스쳐를 사용하는 것이 초기고정과 골 이식을 위한 tenting 효과에 유리하다. 상악 제2대구치 부위는 상악동 하연이 상방으로 경사되어 있어 픽스쳐를 근심으로 경사시켜 상악 결절maxillary tuberosity 부위에 식립하면 더 많은 골 지지를 확보할 수 있다. 그리고 하악의 buccal 혹은 lingual bone plate에 지지를 얻기 위해 협설측으로 경사시키거나, 제2대구치의 경우 mandibular canal을 픽스쳐 첨단의 모서리가 침범하는 것을 피하기 위해 픽스쳐를 근심으로 식립하기도 한다. 그리고 근심으로 픽스쳐를 기울려 식립하면 accessibility가 용이하여 implant site preparation을 쉽게 할 수 있고 임플란트와 임플란트 사이 혹은 임플란트와 자연치 사이의 contact opening을 예방 할 수 있다. 이렇게 픽스쳐를 기울려 식립하는 경우에 있어서 정확한 식립 깊이는 abutment connection의 형태에 의해 결정된다. 즉 cold welding이 되는 internal connection의 경우 낮은 곳을 기준으로, gap movement가 발생하는 screw connection의 경우 높은 곳을 기준으로 식립 깊이를 결정한다. 이유는 connection 형태에 따른 crestal bone loss 때문이다. Gap movement가 발생하는 screw connection의 경우 깊게 심으면 심은 깊이만큼 bone loss가 발생하고, cold welding이 가능한 internal connection의 경우 깊게 심어도 골 흡수가 일어나지 않고 오히려 골조직이 전체적인 골 높이만큼 재생되기 때문이다.


그림 19. 상악 구치부 임플란트 식립의 증례.
상실된 상악 제2대구치 부위에 wide diameter의 픽스쳐를 식립하였으며 hatch reamer를 사용하여 socket lifting을 동시에 시행 하였다. 픽스쳐의 식립 깊이는 ridge crest에서 3~4mm 하방으로 픽스쳐의 crestal module의 상부를 일치시켰으며 상악동의 구개측 골 벽에 픽스쳐를 고정하였다. 즉 crestal anchorage를 포기하고 상악동 하연의 cortical anchorage와 구개측 골 벽의 추가적인 고정으로 인한 이중 초기 고정은 밀려 올라간 자가 골과 픽스쳐의 안정을 동시에 얻을 수 있다. 추가적인 골 이식은 시행하지 않았으며 상방으로 밀려 올려진 골 막과 자가 골은 픽스쳐의 tenting pole의 효과로 인해 성공적인 골 재생이 가능한 것으로 생각된다. 이런 자연 치유에 의존한 픽스쳐 식립 방법은 short 임플란트의 사용과 광범위한 골 이식의 가능성을 줄여 장기적인 임플란트 치료의 예후를 좋게 하고 있다. 그리고 cold welding이 가능한 어버트먼트 연결 구조의 사용 및 platform switching 효과로 인하여 치조정 골의 재생이 가능하다. 즉 픽스쳐 상부로 연결된 어버트먼트 post 주위의 골 형성을 관찰할 수 있다. 이런 골 친화적 임플란트 디자인은 peri-implantal apparatus의 재생과 remodeling에 결정적인 역할을 한다.

발치된 잔존 골에 있어서 임플란트 식립 깊이는 주위 유치악 혹은 임플란트 환경과 조화를 이루어야 한다. 특히 crestal bone loss가 항상 일정하게 일어나는 screw connection의 픽스쳐에 있어서는 식립 깊이 뿐만 아니라 픽스쳐와 자연치 그리고 픽스쳐 사이의 간격도 중요하다. 일반적으로 인접 픽스쳐와는 동일한 높이로, 그러나 인접 임플란트가 screw connection 일 때는 crestal bone loss의 level에 맞추어 그리고 1.5~2mm 떨어져 픽스쳐를 식립한다. 그러나 cold welding이 가능한 internal connection이라면 가능한 서로 접촉하지 않게 하면 되고 식립 깊이는 상관 없다. 부득이한 경우 픽스쳐가 붙어 있다 하더라도 서로 영향을 주지 않기 때문에 문제가 되지 않는다. 실제 임상에 있어서 이런 사실은 전치부 임플란트의 심미기능적 결과에 일차적인 영향을 미친다. Crestal bone loss가 최소로 발생하고 platform switching 효과에 유리한 임플란트 디자인은 gap movement에 의해 주변의 골 흡수를 유발하는 임플란트와 많은 차이를 보인다. 이런 차이는 사용할 수 있는 임플란트 직경과 placement distance를 결정하고 잔존 인접 자연치의 bone level에 영향을 준다. 논리적으로 생각해 보면, cold welding이 가능한 internal connection의 경우 인접 자연치의 bone level에 영향을 주지 않지만 gap movement가 일어나는 screw connection의 임플란트의 경우 인접 자연치에서 1.5~2mm 정도 떨어져 식립하지 않으면 자연치의 bone level과 형태에 영향을 미친다. 그리고 이런 screw connection의 임플란트는 인접 자연치의 bone level 보다 하방으로 심으면 심을 수록 인접 자연치 및 임플란트에 영향을 미치기 때문에 오히려 supra-crestal fixture installation을 사용하기도 한다. 결론적으로 말하자면 임플란트 디자인이 교합학적 사실과 함께 임플란트 치료의 성공과 실패를 결정한다.

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