Ka3o Library

Korea Academy of Occlusion, Orthodontics & Osseointegration.

2. Biodynamics of proximal contact status - 1.

Categories: occlusion, Date: 2016.02.17 17:25:07

교합의 life cycle에 따라 치간 접촉 상태는 파괴와 적응을 반복한다. 즉 치열궁의 형성과 파괴 혹은 변형을 반영하여 치간 접촉의 위치와 크기가 변화한다. 때문에 치간 접촉의 상태를 평가하기 위해서는 치열궁의 기하학적 구조와 하악 운동의 동역학적 형태를 비교 분석하여 교합 진단을 시행하여야 한다. 때문에 유치열기의 치아 맹출과 이동 그리고 영구치열이 완성된 후 치아 마모와 상실에 따른 치아 이동과 경사예 따라 치간 접촉이 형성되고 변형된 후 파괴되고 다시 재형성되는 생체 역학biodynamics을 치열궁의 기하학적 구조와 하악 운동의 동역학적 형태로 분석하여 교합 진단을 하여야 한다. 

치간 접촉은 최소 2개의 치아가 맹출하여 서로 접촉하여 생긴다. 즉 유치열기에 유치가 맹출하여 인접치가 접촉하여 치간 접촉이 처음으로 형성된다. 유치 치열궁이 완성되면 전치의 primary space가 존재하고 유구치가 서로 접촉하여 존재한다. 물론 유구치 사이에도 primary space가 존재하면 치간 접촉은 형성되지 않는다. 유치와 영구치의 교환 시기인 혼합 치열기에는 유치와 영구치의 기능 해부학적 차이로 인하여 불안정한 치간 접촉이 형성되거나 파괴된다. 그리고 영구치열이 완성되면 정상적인 치간 접촉이 형성된다. 즉 치아의 형태와 배열에 의해 형성된 치열궁의 구조에 따라 치간 접촉의 위치와 형태가 결정된다. 결론적으로 치간 접촉의 위치와 형태는 치아의 기능 해부학적 형태와 배열에 의해 형성되기 때문에 치아의 형태와 배열의 변화에 따라 치간 접촉의 형태와 위치가 변경된다. 예를 들어 치아의 마모가 없거나 최소인 초기 영구 치열궁에서는 볼록한 인접면의 형태에 따라 point contact 의 형태로 치관의 height of contour의 최정상에 치간 접촉이 형성된다. 부정 교합과 같은 치아 배열에 문제가 발생한 경우에는 가능한 인접치 접촉을 기준으로 치간 접촉이 형성되고 인접치와 접촉하지 않는 경우에는 치간 접촉이 형성되지 않는다. 선천적 결손과 치아 상실 등의 원인으로 치열궁이 파괴되면 치간 접촉은 계속해서 치아 배열의 변화에 따라 변경되고 새로운 교합 재균형을 기준으로 재형성된다. 그리고 새로운 균형이 다시 무너져 교합 분괴가 진행되면 치간 접촉은 변화하는 치아 의치와 경사에 따라 변경된다.

Contact point 혹은 contact area의 opening은 food impaction을 유발하는 매우 성가신 임상적 문제이다. 대부분의 자연치는 사용의 정도에 따라 교합면이 마모 된다. 그리고 저작과 같은 하악 운동과 기능 시 하악 치열궁이 움직여 치아들이 개별적으로 움직이기 때문에 치아와 치아를 연결하는 contact point도 마찰에 의해 마모되어 area로 변한다. 즉 하악 치열궁이 하악 운동에 의해 움직여 상하 치열궁과 접촉하여 교합력이 발생하고 반작용으로 교합 하중이 발생한다. 그리고 교합 하중은 치간 접촉을 통하여 인접치에 전달되어 분산 되고 이 과정에서 각각의 치아의 동요가 발생한다. 때문에 치아의 교합면 마모와 치간 접촉의 마모는 비례하여 발생한다. 

결과적으로 contact area의 정도는 교합면의 마모 정도와 비례한다. 즉 교합면의 마모가 증가하면 contact area의 면적도 증가하고 마모가 적으면 area도 적어 진다. 심지어 상악 구치의 경우 심하게 마모된 경우에는 ‘S’ 자 형태의 contact도 존재한다. 그리고 contact의 교합면 쪽 한계는 contact area의 면적 증가와 교합면 마모가 겹쳐져 교합면 쪽으로 이동한다. 마치 치주질환으로 치아가 맹출된 것과 같은 passive eruption의 개념으로 contact의 교합면 쪽 한계의 상대적 이동이 일어난다. 때문에 치아의 기능성 마모가 진행됨에 따라 contact의 교합면 쪽 한계가 마모된 marginal ridge와 일치하게 된다. 그리고 contact area가 치아의 인접면의 대부분을 차지하게 된다. 때문에 마모가 심한 환자의 보철적 수복의 경우 자연적인 인접면 마모를 반영한 contact area를 형성하여야 한다. 이런 경우 contact point로 보철적 수복을 시행한 경우 한쪽은 contact area이고 새로 만든 보철물은 contact point로 만나게 되어 food packing과 같은 다양한 문제가 발생한다.


그림 12. Proximal contact force를 측정하기 위한 치실 통과법.
Food packing의 원이 되는 proximal contact loosening을 평가하기 위해 치실을 사용해 치아 사이를 통과시켜 contact force를 측정하여야 한다. 적절한 contact force는 "탁 혹은 툭"하는 소리와 함께 순간적으로 contact point 혹은 contact area를 치실이 통과하여야 한다. 그리고 주변 치아 사이도 같은 방법을 사용하여 상대적인 contact force를 평가하여야 한다. 즉 open contact, loose contact, normal contact 그리고 tight contact으로 분류하고 교합학적 이유와 치주조직의 상태를 비교 분석하여 정확한 contact 상태를 진단하여야 한다. 그리고 보철 및 치주 그리고 교정과 같은 다양한 치료 치료 후 proximal contact의 상태와 교합 접촉을 평가하고 분석하여 교합 및 proximal contact 조정을 시행하여야 한다.



임상적으로 적절한 contact froce의 측정은 치실dental floss silk을 치아 사이로 통과시켜 contact force를 상대적으로 평가하는 것이다. 즉 측정을 필요로 한 치아 사이와 다른 부위의 정상적인 치아 사이들을 치실을 통과시켜 상대적인 contact force를 비교하는 것이다. 예를 들면 보철적 수복 후 contact opening으로 food packing이 발생한 곳의 contact force은 치실을 통과시켜 객관적으로 상대 평가할 수 있다. 그리고 tight contact으로 발생한 contact squeezing의 경우에도 치실 통과법으로 contact force를 객관적으로 상대 평가할 수 있다. 때문에 주위 정상적인 contact force를 갖는 치아 사이의 contact force를 치실 통과 법으로 검사하여 문제가 발생한 부위와 비교 분석하여 contact force를 상대적 주관성을 갖는 객관적 관점에서 평가할 수 밖에 없다. 그리고 모든 환자마다 contact force가 다르기 때문에 정확한 수치를 객관적으로 제시할 수 없으나 임상적으로 치실이 치아 사이를 "탁 혹은 툭"하는 소리와 함께 통과할 수 있는 정도를 적절한 contact force로 기준을 삼는다. 그러나 실제 임상에 있어서 단순히 contact force의 세기 보다는 치아와 contact point의 형태 및 배열이 더욱 중요한 역할을 한다. 때문에 적절한 contact force는 전체적으로 평가되어야 하며 균일한 contact force와 치열궁의 유지와 변형의 관점에서 평가하여야 한다.

이론적으로 적절한 contact force는 결정하거나 측정하기 어려운 개념이다. 어느 정도의 contact force를 유지하여야 정상적 혹은 비정상적인 현재의 치열궁의 안정성 혹은 균형이 유지될 수 있는 가는 단순히 힘의 논리로는 설명할 수 없다. 실제 contact point 혹은 contact area의 reactive biodynamics는 교합 공간의 기하학적 구조 안정성의 개념으로 평가하여야 하기 때문이다. 그리고 contact의 면적과 형태가 치열궁의 안정에 중요한 역할을 하고 있고 교합 곡면의 균일성을 위해 marginal ridge와 교두의 위치의 높낮이를 일정하게 맞추어야 한다. 즉 상하 치아 접촉에 의한 교합력의 역할은 biodynamic action으로 저작 및 기타 기능적 작용에 이용하고 치아의 형태와 배열에 의한 교합력의 교합 공간으로의 전달transmission은 reaction으로 치주 조직 및 측두하악관절에 영향을 준다. 특히 치주 조직에 가해지는 생리적 교합 하중은 적응성 반응을 일으켜 치아의 이동 및 치주 조직의 remodeling을 야기한다. 그리고 치아의 이동은 contact force에 변화를 가져와 contact opening 혹은 squeezing을 초래한다. 때문에 contact force에 직접적인 영향을 주는 것은 교합력의 action과 reaction뿐만 아니라 치아의 형태와 배열 및 상하 치아접촉 관계이다. 그리고 proximal contact의 형태 및 위치 그리고 치열궁dental arch과의 관계가 교합 공간의 유지와 적응에 중요하다.

교합면 치아 마모에 따라 치간 접촉이 변화한다. 실제 임상에 있어서 저작과 이갈이 혹은 이 악물기의 결과는 치아 교합면의 마모이다. 특히 holding cusp과 대합하는 와가 결합하여 치아의 위치를 고정하여 상하 치열궁의 교합을 유지하고 있는 기하학적 안정성이 교합면의 기능성 편마모로 인하여 붕괴된다. 일반적으로 holding cusp은 내사면과 외사면이 모두 마모되어 수직적으로 낮아지고 nonholding cusp은 내사면만 마모되어 교합면 전체로 보면 편마모가 발생한다. 때문에 교합하고 있는 상하 치아는 편심 혹은 수평 방향으로 교합력이 증가하고 수평적 교합 하중에 의하여 치아는 이동하거나 경사된다. 예를 들어 orthognathism의 앵글씨 분류 1급의 경우 상악 설측 holding cusp은 내사면과 외사면 모두 마모가 발생하고 협측 교두는 내사면만 마모 된다. 비슷한 원리로 하악 협측 교두는 내사면과 외사면 모두 마모가 발생하고 설측 교두는 내사면에만 마모가 발생하여 편마모의 결과를 낳는다. 결국 상하 치아 장축을 연결하는 교합력의 방향은 수평적으로 변형되고 수평적 교합 하중이 증가하여 치아 이동 혹은 경사의 원인이 된다. 

치아 편마모로 인하여 수평적 교합 하중이 발생하면 상악 치아가 협측으로 경사 혹은 이동하고 반작용으로 하악 치아가 설측으로 교정력을 받으면 하악 치아는 설측 근심으로 경사 된다. 결국 상악 치아는 협측으로 이동하여 치간 접촉이 벌어지거나 파괴되어 proximal contact opening이 발생한다. 반대로 하악 치아는 설측 근심으로 이동하거나 경사되어 mesial migration tendency에 의해 proximal contact squeezing이 발생한다. 실제 미차 마모로 인한 proximal contact의 opening과 squeezing은 치아 마모의 형태와 경사에 의해 결정된다. 때문에 치아 모마의 원인과 결과를 바탕으로 proximal contact의 biodynamics를 분석하고 교합 진단을 시행하여 치료 계획을 결정하여야 한다. 즉 proximal contact의 생체 역학을 치아 마모와 교합 하중의 변화 그리고 치주 지지의 감소와 같은 원인과 contact opening와 squeezing의 결과로 분석하여 교합 진단을 시행하여 치료 계획을 수립하고 치료하여야 한다. 그리고 치아 마모의 원인과 결과을 분석하여 보철 및 교정 치료 계획에 반영하여야 한다. 예를 들어 수평 마모와 수직적 마모의 원인은 같으나 과정으로 다른 결과를 낳는다. 즉 전치의 overbite가 증가하면 수직 편마모가 증가하고 overbite가 감소하면 수평 마모가 증가한다.


그림 13. 치아 마모와 상실에 따른 치간 접촉의 변화.
치아 마모가 심하게 진행된 환자에서 교합수직고경의 감소가 발생한다. 그리고 holding cusp의 수직적 마모와 nonholding cusp의 편마모는 교합수직고경의 감소뿐만 아니라 교합 곡면을 왜곡시킨다. fFrontal plan에서 Wilson's curve와 sagittal plan에서 Spee's curve 그리고 3차원적으로 Mobius curve가 모두 변형되어 교합력의 생성과 교합 하중의 분산 방향이 모두 변화한다. 결과적으로 상하 치아의 편마모에 가해지는 교합력에 의해 한쪽 악궁은 벌어지고 반대 악궁은 축소된다. 그리고 구치의 holding cusp의 수직적 마모로 발생한 교합수직고경의 감소는 하악골의 clockwise rotation으로 인하여 전치의 교합수직고경 감소가 비례적으로 증가한다. 그리고 치아 상실에 의한 치열궁의 파괴와 교합 곡면의 변형은 치간 접촉의 파괴를 유도하고 다양한 교합학적 문제를 발생시킨다. 때문에 교합수직고경을 증가시킬수 있는 전악재건술을 고려하여야 하고 구치의 교합 곡면을 균일하게 하는 부분적 치료로 치간 접촉을 재형성하고 치간 접촉의 파괴를 예방하여야 한다. 결국 치아의 해부학적 형태를 기능적 형태로 재건하고 균일한 교합 곡면을 형성하여 치간 접촉을 재형성하여야 한다.

하악을 holding 하는 정적인 중심위 최대교두감합위와 동역학적 요소의 하악 운동에 의한  overbite과 overjet의 상대성 원리가 작용하는 편심위 치아 유도와 이개가 결합된 교합적 원리는 치아 마모의 형태를 결정하고 proximal contact의 biodynamics에 직접적인 영향을 준다. 예를 들어 holding cusp의 상대적인 결합으로 치아 및 하악골의 holding과 locking이 가능한 소구치 및 대구치는 정적인 교합 요소인 중심위 최대교두감합위를 형성한다. 그리고 holding 혹은 locking 구조가 형성되지 않고 사면으로 만나는 전치부는 구치의 최대교두감합위 치아 접촉에 의해 보호받고 이개한다. 때문에 구치의 치아 마모는 교합소직고경의 감소를 의미하고 구치의 편마로의 연쇄 반응으로 하악 치아의 설측 근심 경사의 결과로 intercanine width 감소는 하악 전치의 squeezing으로 정출력이 증가한다. 결국 전치의 overbite가 증가하고 중심위 최대교두감합위에서 접촉하여 전치 사이의 proximal contact은 파괴된다. 그리고 증가된 전치 유도와 구치의 교합 지지 높이의 감소는 하악 후퇴증을 유발한다.

실제 임상에 있어서 치간 접촉의 변화는 치아 이동 혹은 경사에 근거하고 치아가 상실되어 치열궁의 기하학적 구조의 붕괴와 함께 파괴된다. 때문에 하악 운동에 의한 상하 치열궁 혹은 치아의 접촉으로 발생한 교합력에 대한 반작용으로 교합 하중이 치아에 전달되어 치간 접촉을 통하여 분산된다. 결과적으로 교합 하중이 증가하고 교합력 분산 방향에 변화가 발생하면 치아가 이동하거나 경사되어 proximal contact이 변화한다. 중심위 최대교두감합위에서 기능성 혹은 병적 편마로 인한 교합 하중 방향의 변화와 편심위 치아 접촉과 이개의 상대적인 증가는 치아 이동 및 경사를 초래한다. 예를 들어 holding cusp의 내사면과 외사면의 마모와 nonholding cusp의 내사면 마모의 합으로 편마모가 증가하여 Wilson 만곡이 사라지고 역전된다. 결국 상악 구치는 협측으로 경사되고 하악 구치는 설측으로 압력을 받는다. 하악의 mesial migration의 경과로 증가한 전치의 overbite과 Spee 만곡은 상악 전치의 순측 경사를 증가시키고 하악 전치를 설측으로 압력을 가한다. 그리고 holding cusp의 수직적 마모로 인한 교합수직고경의 감소는 치열궁 전체의 overbite를 증가시켜 상악 치열궁은 순측 협측으로 벌어지고 하악 치열궁은 설측으로 압박을 받는다. 그리고 상하 holding cusp이 유지하고 있는 retrusive가 파괴되어 하악골 후퇴증이 발생한다.

치열궁의 붕괴와 치간 접촉의 변화는 원인과 결과로서 의미를 갖는다. 즉 교합 붕괴의 과정에서 치간 접촉이 파괴되거나 압박되고 반작용으로 치아의 이동이 발생하여 교합 붕괴가 가속화 된다. 그리고 교합 붕괴의 과정 동안 치간 접촉이 다시 파괴되거나 압박된다. 이런 연쇄 반응은 치아 파절과 상실에 의해 급속하게 진행되고 새로운 교합 균형 상태가 형성되면 치아의 위치와 치간 접촉은 유지된다. 때문에 치아의 배열에 의한 치열궁의 형성과 대합하는 상하 치열궁의 교합 상태를 기준으로 치간 접촉을 분석하고 진단하여야 한다. 

정확히 말하자면 proximal contact opening과 같은 임상적 현상은 교합의 문제이다. 예를 들면 마주보는 대합치의 상실과 같은 교합학적 상황이 contact status의 변화를 야기 한다. 실제 임상에 있어서 하악 제3 대구치를 발치하고 상악 제3 대구치를 방치하면 정출挺出, extrusion이 되어 교합 곡면 혹은 평면을 벗어나게 된다. 이런 경우 대부분의 환자는 food impaction의 불편을 호소 한다. 물론 extrusion으로 인한 치아 폭경의 변화 때문에 contact loosening이 유발 될 수도 있지만 편심위로 저작하면 조기 접촉premature이 발생하여 치아의 동요가 증가하고 원심으로 밀려서 contact opening이 는 것이다. 이런 문제가 상악에 빈발하는 이유는 치아의 배열 경사angulation 때문이다. 하악 구치부는 근심 경사되어 원심으로 작용하는 교합 하중에 잘 견디지만 상악 구치부는 원심 경사되어 쉽게 움직이기 때문이다. 그리고 악골의 골 질도 영향을 미친다. 하악은 compact bone 이지만 상악은 sponge bone 이기 때문이다. 그리고 치아가 정출 되면 치근 부위가 contact level에 위치하기 때문에 감소된 치아 폭경으로 인하여 food packing의 정도가 더욱 증가한다. 상악 제2대구치 보철 치료 있어서 근심에 원심 사면만 하악 제2대구치와 교합 시키는 원리도 교합력이 치간 접촉을 파괴하지 않고 squeezing 할 수 있는 교합 하중을 형성하여야 한다. 그리고 제2대구치 원심의 근심 사면에 발생할 수 있는 중심위 및 편심위 조기 접촉을 예방하여 치간 접촉이 벌어져 food packing이 발생하는 것을 예방할 수 있다. 그리고 제2대구치 단독 임플란트 수복의 경우 교합면 원심의 근심 사면에 발생할 수 있는 중심위 및 편심위 조기 접촉이 발생하고 치간 접촉이 파괴되면 저작근 및 측두하악관절 근처에 외상성 교합력이 증폭되어 골 융합 파괴의 가능성이 증가한다. 


그림 14. 교합 진단과 치간 접촉 상태의 예측.
교합 진단으로 치간 접촉의 상태와 보철적 혹은 임플란트 수복 후 치간 접촉의 변화를 예측할 수 있다. 하악 제2대구치 발치 후 상악 제2대구치 정출와 하악 제3대구치 상실에 따른 하악 제3대구치 정출은 교합 곡면이 불규칙적으로 변화하는 원인이 된다. 즉 요철이 발생한 교합 곡면은 하악 운동에 의해 교합 장애가 발생하고 정출된 치아와 정상적인 위치의 치아 사이 치간 접촉이 변화 한다. 실제 임상에 있어서 치아 정출은 편심위 하악 운동에 조기 접촉의 원인이 된다. 특히 하악 제3대구치 정출은 견치와 견치 접촉을 넘어 측방 한계 운동을 시행할 때 counter balancing premature의 발생으로 측두하악관절에 외상성 교합력을 발생 시킨다. 그리고 불안정한 교합 상태와 측두하악관절의 불균형은 하악골 비대칭을 초래한다. 실제 이런 교합 환경에서 보철적 수복을 위한 치료 계획 설정에 많은 한계가 발생한다. 특히 하악 제1대구치와 제3대구치를 연결하는 고정성 보철 치료는 제3대구치에 발생하는 counter balancing premature가 문제가 된다. 제3대구치에 발생하는 외상성 교합은 보철 부착에 사용하는 세멘트의 파괴를 유발한다. 결국 부착용 세멘트가 파괴되고 제1대구치 부착으로 고정성 보철물이 유지되는 동안 치관이 파괴가 진행되어 악취가 발생할 가능성이 증가한다. 그리고 교합 하중이 전방 제1대구치에 집중되어 치주 조직의 파괴 가능성이 증가한다. 하악 제2대구치의 임플란트 치료도 정출된 상악 제2대구치의 교합 곡면을 균일하게 수정하여야 한다. 결론적으로 요철이 발생한 교합 곡면은 편심위 하악 운동에 조기 접촉으로 외상성 교합력을 발생시키고 치간 접촉을 파괴한다. 때문에 상하 치아 및 임플란트 수복은 교합 곡면의 균일성을 기준으로 시행하여야 정상적인 치간 접촉을 재형성할 수 있고 치간 접촉의 파괴를 예방할 수 있다. 이 환자의 경우 제3대구치를 발치하여 counter balancing premature의 발생을 예방하여 하악 운동의 대칭성을 증진시켜야 한다. 그리고 좌측 중심위 최대교두감합위를 우측과 동일하게 맞추어 하악위를 안정시켜야 한다.

하악 제3대구치의 supra-eruption의 경우에는 상악 제3대구치의 정출挺出, extrusion 보다 더 심각하고 복잡한 문제가 발생된다. 즉 상악 제3대구치가 없거나 발치된 경우에 하악 제3대구치는 정출 된다. 상악과 달리 하악 제3대구치는 근심 경사되어 있고 상악 제2대구치 교합면의 원심과 교합하고 있는 경우가 많아 정출보다는 근심 경사tilting되는 경우가 많다. 이런 이유로 food packing의 발생 빈도가 낮지만 하악골의 전방 운동에 조기접촉을 야기하여 하악골 후방 변위를 야기한다. 그리고 측방 치아 유도에 over the canine의 과정에서 balancing prematurity가 발생하기 때문에 하악골 변위를 초래한다. 결과적으로 하악골이 후방으로 변위 하면 상악 제2대구치와의 교합 접촉이 상실된다. 그리고 일정 기간이 지나 기능적 마모가 진행되면 낮아진 치열 높이와 동떨어져 하악 제3대구치만 기능성 혹은 병리적 마모가 없는 상태로 passive eruption 된다. 결과적으로 교합평면의 균일성이 파괴되어 조기접촉의 강도는 계속해서 증가하게 된다. 결국 계속적인 하악 제3대구치의 정출挺出, supra-eruption이 진행되고 food packing이 발생하고 contact opening의 정도가 증가한다. 

실제 임상에 있어서 하악 제3대구치를 포함한 long bridge의 경우 실패 가능성이 매우 높다. 즉 제2대구치 상실 후 제3대구치에 발생하는 외상성 교합으로 인하여 보철적 수복의 실패 가능성이 증가한다. 상실된 제2대구치를 임플란트를 이용하여 수복하는 경우에도 정출된 혹은 정출 되고 있는 제3대구치와 적절한 치간 접촉을 형성할 수 없기 때문에 food packing이 발생할 가능성이 증가한다. 결론적으로 상악 치간 접촉의 파괴는 외상성 교합에 의해 발생할 가능성이 높고 하악 치간 접촉의 파괴는 치아 배열의 문제가 원인일 가능성이 높다.  특히 측두하악관절과 저작근과 가까운 제2대구치 및 제3대구치에 가해지는 교합력은 2급 지레가 작용하여 저작 하중이 급격히 증가하기 때문에 치아의 배열 상태를 분석하고 중심위 및 편심위 치아 접촉과 이개를 검사하여 치간 접촉의 변화를 관찰하고 예측할 수 있어야 한다. 치열궁의 기하학적 구조의 완벽성과 균일한 교합 곡면 그리고 상하 치아의 형태를 기능 해부학적 상보적 관계로 치간 접촉을 분석하고 교합을 진단 할 수 있다. 그리고 교합 진단을 기초로 자연 치열뿐만 아니라 보철적 수복의 치간 접촉을 평가할 수 있다. 예를 들어 치아가 정출되어 있다면 정상적인 치간 접촉을 형성할 수 없다는 것은 자명한 임상적 사실이다. 


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