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Korea Academy of Occlusion, Orthodontics & Osseointegration.

Peri-implant bone의 base-line concept

Categories: 임플란트, Date: 2015.01.02 19:43:23


발치 혹은 임플란트 제거 후 예상되는 치조골 혹은 악골의 높이는 임플란트 fixture의 installation level, 즉 깊이를 결정하는데 중요하다. 즉 가용골의 해부학적 구조와 크기에 따라 픽스쳐의 길이와 직경이 선택되면, 가용골의 높이가 허용하는 한도 내에서 subcrestal level을 결정하여 픽스쳐 식립을 시행한다. 그리고 식립된 픽스쳐가 osseointegration되고 기능하중을 받게 되면, 식립 깊이와 platform switching 효과에 의해 peri-implant tissue의 양과 특성이 결정되고 교합력 분산의 역학적 혹은 기하학적 차이를 낳는다. 이런 이유로 픽스쳐의 디자인, 어버트먼트 연결 구조의 특성에 맞추어 implant site의 골 높이에 적당한 fixture placement level을 결정해야 한다. 정확한 픽스쳐 식립 깊이를 결정하기 위해서는 implant site의 3차원적 높이를 전체적인 골 높이 즉 base-line에 기준하여 평가하여야 한다. 그리고 이런 평가를 기준으로 fixture installation level을 supra-crestal, just-crestal 혹은 even-crestal 그리고 sub-crestal level을 결정하고 이에 따른 심미 기능적 결과를 예지하여야 한다.

일반적으로 치조골 혹은 악골의 높이는 생리적 및 생역학적 환경에 맞추어 지속적으로 유지된다. 즉 homeostasis 개념으로 생각하면 치주 질환이나 peri-implantitis에 의해 localized bone defect가 발생하지만 자연치유에 의한 bone regeneration은 주위 골조직의 높이, 즉 전체적인 골 높이의 base-line 혹은 guide-line에 기준하여 비슷하게 혹은 약간 못 미친 높이로 재생된다. 이때 가장 결정적인 역할을 하는 것은 buccal 혹은 labial과 palatal 혹은 lingual bone plate의 상태, 즉 재생 될 골 손상 공간을 둘러싸고 있는 wall 손상의 정도이다. 골 손실의 정도를 4 wall로 평가하면 mesiodistal wall은 인접 주위 골조직의 높이에 기준하기 때문에 baseline concept를 따라 재생되고 부분적으로 buccopalatal 혹은 labiolingual cortical bone의 손상 여부에 의해 골 재생의 정도와 높이가 결정된다. 임상적으로 치주 질환이 이환 되어 동요가 심한 치아의 발치 여부와 시기 그리고 peri-implantitis가 진행되고 있는 임플란트의 제거 시기는 잔존 골의 보호와 손상된 골 조직의 해부학적 공간의 결정이라는 의미에서 골 조직의 자연 치유에 중요하다. 즉 가망성이 없는 치아나 임플란트를 신속히 제거하여 손상된 부위의 골조직을 계속되는 골 파괴로부터 보호해야 한다. 이렇게 하여 buccopalatal 혹은 labiolingual cortical bone plate를 보존함으로써 골 이식 없이 자연적으로 손상된 골 조직이 회복될 수 있기 때문이다. 그리고 bone base-line을 유지할 수 있는 디자인의 fixture를 식립하면 기능적인 bone level를 되찾고 유지할 수 있다.



그림 1. 발치 후 즉시 임플란트 식립의 임상 증례.
하악 구치 발치 후 즉시 픽스쳐를 발치 와 높이에 맞추어 식립 하였다. implant site의 local bone level은 전체적인 bone base-line에 맞추어 골치유가 수직적으로 진행된다.




그림 2. peri-implantitis 후 골 치유의 증례.
하악 전치부 제거 후 즉시 임플란트 식립을 시행하였고, 하악 구치부 임플란트 제거 후 자연적인 골이 재생을 유도 하고 있다. 골이 소실된 부위는 전체적인 bone base-line까지 재생되었고 임플란트 재 치료를 할 수 있다.

peri-implant bone level의 base-line 개념으로 보면 failing 혹은 failed implant에서 어느 정도 crestal bone loss가 진행되면 쉽게 빠지거나 뺄 수 있는 디자인이 유리하고 peri-implantitis가 발생해도 염증상태가 심하지 않는 표면처리의 micro-design의 fixture가 골 파괴를 최소로 감소시킨다. 즉 임플란트 치료의 surgery stage 시 rough surface나 hydroxyapatite와 같은 bio-active material이 coating되어 있는 bone에 친화적인 표면의 fixture가 osseointegration을 얻기에는 유리하지만 교합 하중이 작용하는 osseointegration을 유지하는 시기에 peri-implantitis가 발생하면 표면 디자인 혹은 coating에 의해 inflammation이 악화되어 골 파괴를 유발하는 염증성 불질을 생성하고 suppuration의 정도가 증가하여 수직과 수평적으로 광범위한 골 파괴가 진행된다. 그리고 이런 골 파괴의 양상은 fixture의 나사 산 디자인과 크기 그리고 깊이에 의 해서도 영향을 받는다. 나사 골이 깊고 나사 산 사이의 간격이 적은 디자인은 골 파괴의 조건에 노출이 되면 주위에서 혈액 공급이 되기 어려운 dead space가 되어 염증성 골 파괴가 더욱 심하게 진행된다. 그러나 osseointegration이 유지고 있는 thread에 의해 교합 지지가 가능하기 때문에 임상적으로 동요가 없이 기능할 수 있다. 즉 환자는 염증성 증상을 호소하지만 저작이 가능하고 임플란트가 움직이지 않기 때문에 제거를 원하지 않고 염증 치료만 하게 된다. 이런 상황이 계속해서 진행되면 픽스쳐 끝까지 뼈가 녹을 때까지 failing implant를 방치하게 된다. 결과적으로 광범위한 골 손실이 발생하여 추가적인 임플란트 재 치료는 불가능한 상태가 된다. 물론 장기간 골 치유를 기다려 자연적으로 새로운 crestal bone의 base-line이 재 형성되거나 광범위한 골 이식을 시행하여 임플란트를 식립 할 수 있지만 크기가 작은 픽스쳐를 사용할 수 밖에 없기 때문에 교합학적으로 저작 하중을 감소시켜야만 한다. 반대로 나사 산이 높지 않아 나사 골이 얇고 나사 산 사이가 넓은 경우는 픽스쳐 식립도 용이하고 peri-implantitis로 인해 골 조직이 파괴되어도 dead space가 최소로 형성된다. 그러나 나사산이 생역학적으로biomechanical 교합 하중을 지지하기 어렵기 때문에 angular bone defect 양상의 crestal bone loss가 첫 번째 나사산까지 진행되는 경우가 대부분이다. 즉 임플란트 디자인을 골 파괴 및 교합 지지의 기준으로 보면 나사 산이 높고 나사 골이 깊으나 나산 사이의 공간이 넓어 생리적으로 가해지는 교합 하중에 적응 가능한 골 조직이 채워져야 한다. 즉 나사 산의 두께는 얇고 나사 산 사이의 공간을 채우고 있는 골 조직은 두꺼워 가해지는 교합 하중을 효과적으로 분산시키고 harvesian system이 형성된 기능적인 골 생리를 유지하여야 한다. 그리고 교합 하중을 이기지 못하고 peri-implantitis가 발생하면 염증성 반응이 적어 픽스쳐가 염증 반응 없이 빠지거나 쉽게 제거할 수 있어야 한다. 특히 골 조직과 임플란트 물체의 강도 차이가 나기 때문에 가능한 나사 산 두께를 감소시켜 나사 산 사이의 간격을 증가시키는 디자인은 생역학적으로 장점을 가지고 있다.


실제 임상에서 임플란트 디자인 따른 골 파괴의 pattern에 대응하기 위한 픽스쳐 표면 처리 위치는 임플란트 식립 깊이와 implant site의 골 치유의 높이에 직접적으로 관련되어 있다. 예를 들면 non-submerged 임플란트 디자인은 thread 상부까지 표면 처리를 하고 식립 깊이도 표면 처리와 smooth surface의 permucosal area의 경계부를 기준으로 결정한다. 즉 이 경계부를 기준으로 약 0.5~1.0mm 정도 subcrestal fixture installation을 시행한다. 즉 초기 crestal bone los가 최소로 진행되기 때문이다. 그리고 morse taper 디자인의 임플란트도 픽스쳐의 crestal module 상부까지 표면 처리를 하고 non-submerged 디자인과 같거나 약간 깊게 식립한다. 즉 non-submerged 디자인 보다 초기 crestal bone loss가 더 많은 양이 예상되기 때문에 조금 더 깊게 식립하는 것이다. 그리고 이런 모든 기준은 전체적인 혹은 국소적인 bone의 base-line과 직간접적으로 관련되어 있다. 즉 주관적으로나 객관적으로 식립위치를 결정하는 것은 임플란트 디자인마다의 권장 식립 깊이와 전체적인 혹은 국소적인 bone의 base-line 개념 사이의 균형이다. 예를 들면 implant site의 골 높이만을 기준으로 픽스쳐를 식립 하였다면 계속되는 골 파괴 혹은 재생에 의해 변화하는 골 높이에 따라 어버트먼트의 적절한 형태와 길이를 선택하여 보철적 수복을 시행하여야 한다. 너무 깊게 식립하면 임상적 술식이 어려워 지고 너무 높게 식립하면 emergency profile 확보가 어려워 진다. 그리고 높게 식립한 경우라면 표면처리부가 노출될 가능성이 증가한다. Locking taper 디자인의 임플란트의 경우는 깊게 식립하면 할수록 표면처리와 식립 깊이와의 관계는 사라진다. 물론 전체적인 혹은 국소적인 bone의 base-line를 기준으로 깊게 식립하면 할수록 platform switching 효과가 증가하기 때문에 픽스쳐가 노출될 가능성도 감소하여 초기 crestal bone loss가 발생하지 않고 오히려 골 재생이 이루어진다.


그림 3. 하악 좌측 제2대구치 발치 후 임플란트 치료의 증례.
치주질환으로 인한 광범위한 골 파괴가 진행되어 발치 후 3개월을 기다려 자연적인 골 치유 및 재생을 유도 하였다. 그리고 발치 와의 높이에 맞추어 픽스쳐를 식립하고 보철적 수복을 시행하였다. 약 1년 후 implant site의 local bone level은 전체적인 골 조직의 base-line의 높이로 회복되었다.

어버트먼트 연결 방식에 따라 bone의 base-line를 기준으로 한 픽스쳐 식립 깊이가 달라진다. 즉 external connection은 bone의 base-line에 just-crestal 혹은 supra-crestal fixture placement를 권장한다. 대부분의 경우 첫 번째 thread까지 crestal bone loss가 진행되기 때문이다. 물론 첫 번째 thread까지 식립하고 상부에 permucosal polished area 혹은 semi-polished surface가 존재하는 임플란트 디자인도 있다. 그리고 one body implant도 crestal bone loss를 고려하여 첫 번째 thread까지 골 내로 식립하고 상부는 permucosal area로 이행된 후 보철물이 장착되는 어버트먼트 형태가 형성되어 있다. 즉 crestal bone loss를 예상하여 첫 번째 나사산을 기준으로 약 1mm정도 깊게 식립하여 교합지지를 형성할 때 추가적인 골 손실을 보상하는 것이다. 반대로 초기 crestal bone loss를 없애기 위하여 supracrestal fixture installation을 시행하기도 한다. 이런 경우 적절한 emergency profile을 위한 공간을 확보할 수 없어 심미적으로 문제가 될 수 있다. 그리고 interocclusal space가 부족한 경우에는 보철적 수복을 위한 공간이 없어 치료가 불가능한 경우도 있다. 때문에 정확한 픽스쳐 식립 깊이는 bone의 base-line concept을 기준으로 식립할 임플란트의 디자인과 가능한 보철적 높이를 고려하여 결정하여야 한다.

어버트먼트 연결이 cold welding이 가능한 internal connection의 경우는 external connection은 bone의 base-line에서 조금 더 깊게 subcrestal로 fixture installation을 한다. 그리고 platform switching 디자인의 경우 더 깊게 픽스쳐를 식립 할 수 있다. 즉 crestal bone loss가 없거나 최소로 일어나 픽스쳐를 깊이 심어도 crestal bone loss가 골 내로 진행되지 않기 때문이다. 그리고 platform switching 효과로 인해 픽스쳐 상부로 경조직 및 연조직이 재생되어 심미 기능적 임플란트 주위 조직구조를 형성하기 때문이다. 결국 깊이 심으면 심을수록 픽스쳐 상부의 방어적인 경조직 및 연조직의 양이 많아져 교합 하중에 의한 골 흡수를 최소화 할 수 있다.

어버트먼트 연결 디자인에 따른 픽스쳐 식립 깊이의 차이는 발치 와나 peri-implantitis로 인한 골 파괴 부위에서 임플란트 재 치료의 기준이 된다. 예를 들면 발치 와에서 external connection 디자인의 픽스쳐를 사용하였다면 골이 치유되어 bone base-line을 형성할 정확한 위치에 맞추어 임플란트를 심어야 한다. 만약 더 깊게 픽스쳐를 식립 하였다면 implant site의 local bone level은 전체적인 bone base-line 하방으로 형성된다. 즉 픽스쳐의 첫 번째 thread까지 implant site의 local bone level이 낮아진다. 반대로 예상되는 골 재생 높이보다 더 높게 임플란트를 심었다면 implant site의 local bone level이 전체적인 bone base-line에 맞추어 재생되었다 하더라도 높게 식립 된 만큼 픽스쳐의 thread가 노출될 가능성이 증가 한다. 그리고 이런 현상은 peri-implantitis로 인한 픽스쳐 제거 한 가용골의 상태에서 임플란트 재 식립의 경우에서도 마찬가지다. 그러나 cold welding이 가능한 internal connection 디자인의 픽스쳐를 사용하는 경우는 전체적인 bone base-line 하방으로 픽스쳐를 식립 하더라도 심각한 문제가 일어나지 않는다. 더 깊게 식립 하였다 하더라도 crestal bone loss가 픽스쳐까지 진행되지 않고 전체적인 bone base-line의 높이에서 멈추기 때문이다. 특히 platform switching 디자인의 임플란트 경우 픽스쳐에서 어버트먼트로 이행부가 긴 post를 사용하고 교합 하중의 지지가 안정적인 경우라면 아무리 깊게 식립 하더라도 전체적인 bone의 base-line까지 골 재생이 이루어 진다.



그림 4. 상악 좌측 견치 및 하악 좌측 제1,2대구치 발치 증례.
잔존 치근의 발치 후 즉시 픽스쳐 식립을 시행 하였으며 치주 및 치근단 질환으로 인한 광범위한 골 파괴가 진행되고 있는 하악 좌측 제1,2대구치 발치를 시행하였다. Implant site의 골 치유와 식립한 픽스쳐 주위의 local bone은 전체적인 bone base-line에 기준하여 재생되거나 유지될 것으로 예측 할 수 있다. 하악 구치부의 implant site는 약 3개월 기다려 염증이 해소되고 초기 골 재생이 진행된 상태에서 픽스쳐 식립을 계획하고 있다.

Bone의 base-line의 유지와 local bone level를 재생은 임플란트 디자인과 crestal bone loss에 의해 결정된다. 임플란트의 개발은 전체적인 형태의 macro-design과 표면처리의 micro-design으로 나누어 생각할 수 있다. 우리가 흔히 범하는 오류 중의 하나는 표면처리에 관한 오해에서 비롯된다. 표면처리를 거칠게 하면 fixture 전체 표면적이 2배 혹은 그 이상으로 증가시킬 수 있다. 이런 이유로 미세 표면적이 넓은 임플란트가 전체 외형이 큰 임플란트 보다 보다 더 많은 교합하중을 견딜 수 있다고 믿게 된다. 물론 표면 처리되지 않은 같은 크기의 임플란트 보다 생체역학적으로 유리할 수 있지만, 더 큰 임플란트 보다 기계역학적으로 교합하중을 분산시키기에 불리한 것은 임상적 사실로 증명된다. 즉 거친 표면의 fixture는 installation 초기 골 반응에 유리한 것은 분명하지만, osseointegration에 결정적으로 작용하는 초기 고정은 임플란트 형태의 디자인과 implant site preparation의 방법에 의존하기 때문이다. 그리고 osseointegration이 된 후에는 micro-design과 교합하중 분산과의 인과 관계는 미약하다고 할 수 있다. 그리고 이런 사실은 bio-active 물질을 픽스쳐 표면에 coating하는 경우에서도 동일하다. 결론적으로 픽스쳐 표면처리의 micro-design의 차이보다는 교합 안정을 얻을 수 있는 형태의 디자인을 고려하고 가용 골이 허용하는 한 가해지는 교합 하중을 지지하기에 충분한 크기의 픽스쳐를 사용하는 것이 전체적인 bone base-line을 유지하고 local bone level를 재생할 수 있다.

임플란트 전체적인 외형과 나사산의 디자인은 fixture의 초기 고정과 보철적 수복 후 교합하중의 분산에 매우 중요한 요소로 작용한다. 그리고 이것은 표면 처리 상태와 함께 peri-implantitis의 진행과 염증성 파괴의 정도에 직접적으로 연관되어 있다. 실제 임상의 경우 임플란트 의 crestal bone loss가 진행되는 과정에 거친 혹은 coating된 표면은 peri-implantitis의 염증성 반응을 악화 시킨다. 그리고 악화된 염증성 반응은 peri-implantitis의 진행을 가속화 시키는 악순환이 반복되는 것이다. 그리고 임플란트 전체적인 형태의 macro-design이 taper가 없는 원통형이거나 나사 산 형태가 삼각보다는 사각이며 나사 골이 깊고 좁은 경우에는 peri-implantitis에 의해 fixture의 apex까지 골 파괴가 진행될 때까지 동요도가 없이 유지되어 주변 cortical plate까지 모두 소실되는 광범위한 localized bone loss가 발생한다. 이렇게 광범위한 골 파괴가 발생하면 자연 치유에 의한 bone healing이 매우 어려워 골 이식을 필요로 하거나 골 재생을 오래 동안 기다려야 한다. 반대로 peri-implantitis로 인해 crestal module과 픽스쳐 중앙까지 골 흡수가 되면 쉽게 빠지거나 나사 산 사이가 넓어 염증 없이 픽스쳐의 동요의 증가로 쉽게 제거할 수 있는 디자인이 임플란트 실패 후 후유증을 최소화 한다. 결론적으로 peri-implantitis의 염증 정도가 적은 smooth surface 혹은 이에 준하는 rough surface 그리고 골 파괴가 진행되면 쉽게 빠지거나 뺄 수 있는 fixture design이 지속적인 bone base-line유지와 implant site의 local bone level의 재생에 임상적으로 유리하다.
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