Effect of absorbable collagen sponge grafting on bone formation around rhBMP-2-coated implants in rabbit sinuses

Abstract

Objective: The purpose of this study was to evaluate bone formation around recombinant human bone morphogenetic protein (rhBMP-2)-coated implants placed with or without absorbable collagen sponge (ACS) in rabbit maxillary sinuses. Materials and methods: The Schneiderian membrane was elevated and an implant was placed in 24 sinuses in 12 rabbits. The space created beneath the elevated membrane was filled with either blood (n=6) or ACS (n=6). In the rabbits in which this space was filled with blood, rhBMP-2-coated and non-coated implants were alternately placed on different sides. The resulting groups were referred to as the BC and BN groups, respectively. The AC and AN groups were produced in ACS-grafted rabbits in the same manner. Radiographic and histomorphometric analyses were performed after eight weeks of healing. Results: In micro-computed tomography analysis, the total augmented volume and new bone volume were significantly greater in the ACS-grafted sinuses than in the blood-filled sinuses (P <0.05). The histometric analysis showed that the areas of new bone and bone-to-implant contact were significantly larger in the AC group than in the AN group (P <0.05). In contrast, none of the parameters differed significantly between the BC and BN groups. Conclusion: The results of this pilot study indicate that the insertion of ACS after elevating the Schneiderian membrane, simultaneously with implant placement, can significantly increase the volume of the augmentation. However, in the present study, the rhBMP-2 coating exhibited limited effectiveness in enhancing the quantity and quality of regenerated bone.

목적: 본 연구는 상악동 증강술 시행과 동시에 식립된 임플란트의 표면에 골형성단백질 코팅 및 혈병의 안정화를 위한 흡수성 콜라겐 스펀지의 삽입 유무가 임플란트 주변 골재생에 미치는 효과를 비교하는 것을 목적으로 한다.

재료 및 방법: 총 12마리의 토끼를 대상으로 비골 부위에 전층 판막 거상 후, 좌우측에 직경 5.5mm 원형의 골창을 형성하였다. 상악동막을 조심스럽게 박리 후 6마리는 수술 직전에 채득한 정맥혈을 흡수한 흡수성 콜라겐 스펀지를, 나머지 6마리는 정맥혈만을 적용하였다. 이후 골창 전방 3mm 부위에 한쪽은 골형성단백질로 코팅된 미니 임플란트를, 반대쪽은 코팅되지 않은 미니 임플란트를 식립하였다. 따라서 다음과 같은 4개의 군이 설정되었다.

1) BN group: non-coated implant placed in the blood-filled sinus. 2) BC group: rhBMP-2-coated implant placed in the blood-filled sinus. 3) AN group: non-coated implant placed in the ACS-grafted sinus. 4) AC group: rhBMP-2-coated implant placed in the ACS-grafted sinus.

8주후 희생하여 방사선학적으로 거상된 전체 부피(TV) 및 신생골의 부피(NBV)를 분석하였고, 조직계측학적으로는 임플란트 장축을 포함한 단면에서 피질골 두께(CBT), 임플란트 표면을 따라 형성된 신생골의 높이(NBH), 신생골이 위치하지 않은 임플란트의 높이(EH), 골-임플란트 접촉(BIC)을 계측하였으며, 면적분석으로 근원심측에 관심영역을 설정하여 거상된 전체 면적(TA), 신생골의 면적(NBA), 섬유혈관조직의 면적(FVA), 신생골 밀도(NDA)를 계측 및 분석하였다.

결과: 3차원적 방사선학적 분석상 흡수성 콜라겐을 삽입한 군은 넓은 돔 형태의 이식 부위를 유지하는 반면, 정맥혈만을 적용한 군은 얇은 피라미드 형태를 나타내었다. 부피 계측 시 골형성단백질 코팅 여부와 상관 없이 흡수성 콜라겐 적용한 군에서 전체 부피가 통계적으로 유의하게 높은 수치를 보였다. 조직계측학적 면적분석에서 역시 콜라겐을 적용한 군에서 통계적으로 유의하게 더 높은 전체 면적 수치를 보였고, 신생골 면적은 골형성단백질을 코팅한 임플란트를 사용한 경우에 한해 흡수성 콜라겐 스펀지를 함께 적용시 통계적으로 유의하게 높게 나타났다. 선형분석에서 신생골의 높이는 흡수성 콜라겐 스펀지와 골형성단백질을 코팅한 임플란트를 함께 사용한 군에서 가장 높게 형성된 것으로 관찰되었으나, 다른 군과 비교하였을 때 통계적 유의차는 없었다. 골-임플란트 접촉에서는 흡수성 콜라겐 스펀지를 사용한 두 군간의 비교에서 골형성단백질 코팅된 임플란트를 함께 사용하였을 때 통계적으로 유의하게 높은 수치를 보였다.

결론: 상악동 증강술 시 임플란트를 식립하는 것과 동시에 흡수성 콜라겐을 사용하는 것은 거상된 부피 증가에 유의한 효과를 주는 것으로 확인하였다. 다만, 임플란트 표면에 골형성단백질을 코팅하는 것은 재생된 골의 질과 양적 측면의 개선에 있어 제한된 효과만을 확인할 수 있었다.