표면처리가 교정용 미니 임플랜트의 식립수직력과 토크에 미치는 영향

본 연구의 목적은 유지력을 높이기 위하여 교정용 미니 임플랜트에 표면처리를 시행하되 식립 과정의 용이성에 영향을 주지 않는 표면처리 방법을 찾기 위함이다. 교정용 미니 임플랜트를 etching, resorbable blasting media, 상부 나사산 부위만 RBM 처리를 한 hybrid 등의 3가지 방법으로 표면처리한 후 machined 군과 비교하였다. 주사전자현미경과 표면 거칠기 측정기로 표면 거칠기를 비교하였으며, driving torque tester를 이용해 실험용 인공골에 교정용 미니 임플랜트를 식립하여, 식립 토크와 수직력의 식립 패턴을 비교하였다. Machined surface군과 비교하여 acid etching군에서는 표면 거칠기가 크지 않았으나, RBM군이나 hybrid군에서 표면 거칠기가 유의하게 컸다. 최종 식립 토크는 모든 표면처리군에서 machined군보다 컸다. 최대 식립수직력은 hybrid군이 machined군이나 etched군보다 유의하게 작았으며, RBM군이 가장 컸다. 교정용 미니 임플랜트의 유지력을 높이기 위하여 보철용 임플랜트와 같은 방법으로 전면 표면처리를 하면 self drilling type 고유의 골 삭제기능이 저하될 수 있다. 그러나 cutting edge 일정 부위를 제외하며 적절하게 조절된 표면처리를 하면 골 삭제 능력의 큰 저하 없이 용이한 식립이 가능할 것으로 보인다. 표면처리 심도에 따른 표면처리 효과가 관찰되었다. RBM 표면 처리군과 hybrid 처리군의 RBM 처리표면은 저배율인 10배와 50배 확대에서부터 표면처리를 하지 않은 machined군, etched군과 다른 양상을 보여주었는데, 10배 확대에서는 나사산의 날 부분이 무디어진 형상이 관찰되었고, 50배에서 거친 표면이 관찰되었으며 500배 배율에서는 3차원적으로 불규칙한 구조가 형성된 것을 보여주었다. 반면, etched군의 경우 10배와 50배 확대에서는 machinedsurface와 차이점이 없었으며 500배에서 미세한 거친 면이 관찰되었다. 따라서 내식성과 강도가 강한 Ti alloy를 사용해 제조된 교정용 미니 임플랜트도 보철용 임플랜트제조에 사용되는 CP Ti과 같은 방식의 표면처리에 표면이 거칠어지는 것을 알 수 있었다. 그러나 Ti alloy의 경우 강도를 높이기 위해 첨가된 금속으로 인해 골유착능력이 저하되고 장기적으로는 골 흡수의 원인이 될 수 있다는 지적이 있다. 그러므로 표면처리효과가 골 유착능력 증가로 이어질지에 대해서는 동물실험 등추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다. 표면 거칠기 측정 결과 machined와 etched군은 차이를 보이지 않았으며 RBM군과 hybrid군의 RBM처리 부분은 machined surface에 비해 상대적으로 높은 Ra값을 가지는 것을 볼 수 있었다. 이것은 주사전자현미경의 관찰과 일치하는 결과로 볼 수 있었다. Etched군이 주사전자현미경 상에서 500배 배율에서 거친 면을 보여주었음에도 불구하고 machined군과 Ra값에 큰 차이를 보이지 않은 것은 표면 거칠기 측정기의 측정 한계와 더불어 machined군 교정용 미니 임플랜트 제조과정에서 만들어진 미세한홈이 측정된 결과로 볼 수 있다. 그러므로 acid etching만 시행하였을 경우에는 selfdrilling type의 임플랜트 삭제 날 변형 가능성이 매우 적다는 것을 보여준다. 교정용 미니 임플랜트를 식립하기 위해서는 토크가 필요하기도 하지만 식립 초기에 골 내로 진입하기 위해서는 수직력이 필요하다. 그러나 기존의 연구에서는 식립수직력을 무게 추를 이용해 고정적으로 부여하여 단지 식립에 필요한 토크를 측정하였기 때문에 수직력을 비교 평가할 수는 없었다. 본 실험에 사용된 구동형 토크 시험기는 삽입이 이루어질 때까지 자동으로 식립수직력을 조절하는 동시에 식립에 필요한 수직력을 측정할 수 있었다. 이는 이전의 식립 토크에 관한 연구에서 단순히 무게 추를 달아 하중을 가하면서 관통력을 발생시켜 식립 토크를 측정하는 것과는 차이점이 있었다. 실험에 사용된 교정용 미니 임플랜트의 threadlength인 6 mm의 식립 깊이에 따른 식립 토크와 식립수직력의 변화를 볼 수 있었다. 최종 식립 토크는표면 처리되어 거친 면을 가진 군들이 마찰에 의해 machined군보다 높은 식립 토크를 갖게 될 것으로예상되었는데 실험 결과 역시 machined군에 비해최종 식립 토크가 유의성 있게 높게 관찰되었다. 표면처리가 된 군들 사이의 차이는 더 거친 면을가진 RBM군과 etched군은 유의차가 없는 것으로관찰되었는데 이는 RBM군이 표면은 etched군에 표면은 더 거칠지만 심도가 더 높은 표면처리에 의한마모로 인해 외경이 감소된 것이 그 원인으로 보인다. 이는 이전의 연구에서 외경의 큰 미니 임플랜트의 최대 식립 토크가 큰 값을 보였다는 연구결과와일치하는 것으로 보인다. Hybrid 군이 etched군에 비해 낮은 최종 식립 토크를 가진 것은 삭제 날의 형태를 유지하고 있어 machined군에 비해 관통 능력저하가 없으며 RBM 처리가 된 부위가 etched군보다 심도 높은 표면처리가 되어 있어 외경의 작아진 결과를 가져왔기 때문으로 보인다. Motoyoshi 등은 과도한 식립 토크는 골에 대한과도한 압박으로 국소적 허혈이 발생하여 교정용미니 임플랜트의 조기탈락이 유발될 수 있다고 하였는데, 당시 연구에 사용된 미니 임플랜트는 predrilling이 필요한 self tapping type이었고, predrilling에 사용된 드릴의 직경과 미니 임플랜트의 직경의차이에 의해 발생하는 식립 토크 차이였다. 본 연구에 사용된 교정용 미니 임플랜트는 selfdrilling type이므로 표면처리에 의한 마모에 따른 외경의 차이 뿐 아니라 실험용 인공골을 이용하였기에 마찰에 의한 최종 토크의 차이도 함께 나타난 것으로 보인다. 그러나 실험용 인공골은 실제 골과는차이가 있는데 Kim 등의 연구에서 beagle dog에표면처리된 미니 임플랜트를 식립하였을 때 SLA표면처리된 미니 임플랜트가 표면처리 되지 않은machined type보다 식립 토크가 적게 나왔다는 결과를 보여주었다. 또, Cho는 beagle dog의 경골에 미니 임플랜트를 식립한 연구에서 SLA 표면처리된 임플랜트의 거친 표면이 혈액의 활막 현상을 만들어내서 인접 골과의 마찰을 줄여주는 역할을 한다고 하였다. 따라서 본 실험에서의 마찰에 의한 식립토크의 증가는 실제 골에서는 일어나지 않을 가능성이 높다. 식립수직력은 self drilling type의 교정용 미니 임플랜트를 식립할 때 필요한 수직력을 측정한 것이다. 식립수직력의 패턴은 식립 직후에 증가되어 2 mm도달 직전에 최대치에 도달한 이후 감소되는 추세를 보여주었다. 이는 식립 초기에 수직력이 필요하다는 것을 보여준다. Self drilling type의 교정용 미니 임플랜트를 식립할 때 초기에 수직력을 부여하지 않으면 피질골을 관통할 수 없고 제자리에서 회전만 일어나게 될 것이다. 표면처리를 하게 될 경우삭제 날의 마모가 일어나 식립할 때 필요한 수직력이 증가될 것이 예상되었는데 실험 결과 역시 RBM군이 다른 군들에 비해 유의성 있게 높은 최대 식립수직력이 관찰되었다. Etched군은 machined군과 유의차를 보이지 않았는데 이는 acid etching 표면처리는 식립수직력에 영향을 줄 만큼의 삭제 날 변화를 유발하지 않는다는것을 알 수 있다. 반면 etched군은 hybrid군에 비해 높은 최대 식립수직력을 보였는데 이는 hybrid군이 RBM 처리 부분으로 이행되면서 마모에 의한 외경 감소 부위에 진입하는 것이 원인인 것으로 생각된다. 그러나 외경의 증가, 감소와 식립수직력의 관계에 대해서는 연구된 바 없기 때문에 이에 대해 추가적인 연구가 필요할 것으로 여겨진다. 삭제 날 부위까지 거칠게 표면처리된 RBM 처리군의 경우에는 식립에 필요한 수직력이 많이 필요하다는 것을 알 수 있다. 때문에 교정용 미니 임플랜트 전체를 표면처리 하게 될 경우에는 predrilling이 필수적이라고 볼 수 있으며 임플랜트 전체를 표면처리 하는 것은 self drilling type으로는 적절하지 않다고 볼 수 있다. Etched군과 hybrid군의 경우에는machined군과 비슷한 수직력으로 식립이 가능하기 때문에 적절히 삭제 날을 유지하는 방법으로 표면처리가 이뤄진다면 표면 처리된 교정용 미니 임플랜트를 self drilling 방법으로 식립하는 데 문제가 없을 것으로 보인다. 교정용 미니 임플랜트는 보철용 임플랜트보다 짧은 기간 동안 사용되고 사용 후 제거되어야 하기 때문에 전체적으로 표면처리를 시행하여 골 유착을 얻었을 경우에는 제거하기 곤란하거나 파절의 위험이 있을 수 있으므로 이에 대한 고려가 필요할 것으로 생각된다. 본 실험에 사용된 etched군은 전체를 표면처리한 RBM군에 비해 표면 거칠기가 적고, hybrid군은 RBM군에 비해 표면처리 면적이 적기 때문에 etched군이나 hybrid군처럼 삭제 날의 형태가 유지된 표면처리형 self drilling type의 교정용 미니 임플랜트가 골 유착능력을 보유하여 machined type에 비해 높은 유지력을 가질 수 있을지에 대해서는 추가적인 동물실험과 임상실험이 필요할 것으로 보인다. RBM군이나 hybrid군이 machined군이나 etched군보다 표면 거칠기가 유의하게 컸다. 최종 식립 토크는 모든 표면처리군에서 machined군보다 컸다. 최대 식립수직력은 hybrid군이 machined군이나etched군보다 유의하게 작았으며, RBM군이 가장 컸다. 교정용 미니 임플랜트의 유지력을 높이기 위하여 보철용 임플랜트와 같은 방법으로 전면 표면처리를하면 self drilling type 고유의 골 삭제기능이 저하될수 있다. 그러나 cutting edge 일정 부위를 제외하며 적절하게 조절된 표면처리를 하면 골 삭제 능력의 큰 저하 없이 용이한 식립이 가능할 것으로 보인다.