Dimensional change of maxillary sinus augmented with collagenated synthetic bone block compared to synthetic bone particulates: a preclinical animal experiment in rabbits

Abstract

상악동 골이식술은 상악 구치부 무치악 치조제에서의 임플란트 식립 시 수 직 고경이 충분히 확보되지 않을 경우 흔히 이용되는 술식으로, 지금까지 선 행 연구들을 통해 다양한 종류의 골 이식재의 효능이 평가되었다. 입자형 골 이식재에 콜라겐 성분을 추가하여 제조되는 콜라겐 함유 블록형 골이식재는, 조작 편이성 측면에서 큰 이점을 제공하고, 골유도 재생술과 치조제 보존술에 서 입자형 골이식재와 비교하였을 때 유사한 신생골 형성능과 부피 유지능 보 이는 것으로 보고된 반면, 아직 상악동 골이식술에서의 효능 비교를 진행한 연구는 아직 많지 않다. 따라서, 본 전임상 실험은, 토끼 상악동에 콜라겐 함 유 합성골 블록형 이식재와 입자형 합성골이식재를 적용하였을 때의 부피 유 지능과 신생골 형성능을 방사선학적 및 조직계측학적 방법을 통해 비교 평가 하고자 한다. 건강한 토끼 16마리가 실험을 위해 준비되었고, 실험 재료로는 콜라겐 함 유 합성골 블록형 이식재 (collagenated synthetic bone substitutes, C-SBS) 와 입자형 합성골이식재 (particulated synthetic bone substitutes, P-SBS)가 이용되었으며, 두 이식재는 모두 hydroxyapatite와 β-tricalcium phosphate 의 화합물인 biphasic calcium phosphate로 구성되었다. 절개 후 판막 거상을 통해 양측 상악동 부위를 노출시키고, 5.5 mm 직경의 trephine bur를 이용하 여 형성한 window를 제거한 뒤, 상악동막을 거상하였다. 거상된 상악동막 하 방으로 군 배정 (C-SBS군과 P-SBS군)에 맞춰 골이식재를 적용하였고, 이식 부위에 window를 재위치시킨 뒤 일차 봉합을 시행하였다. 정해진 시기에 맞 춰 수술 4주 후 (8 마리) 또는 12 주 후 (8 마리)에 실험둥물을 희생 후, 채 득된 시편은 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 (micro-computed tomography, micro-CT)을 통한 방사선학적 관찰과 마송 삼색 (Masson trichrome) 염색 후의 조직학적 및 조직계측학적 평가에 이용되었다, 모든 계측치에 대한 통계 적 검정을 시행하였고, 통계적 유의차의 기준은 5%로 설정하였다. 방사선학적 분석 결과, 전체 이식 부피의 시간에 따른 변화가 C-SBS군에 서는 거의 나타나지 않은 반면 (p > 0.05), P-SBS군에서는 유의한 감소가 관 찰되었다 (p < 0.05). 12주 째에 C-SBS군은 P-SBS군에 비해 유의하게 높은 전체 이식 부피와 신생골 부피를 보였고, 잔존 골이식재의 부피 역시 유의하 게 높은 것으로 확인되었다 (p < 0.05). 조직학적으로 두 군은 비슷한 양상의 신생골 형성을 보였는데, 4주 째에서 두 군 모두 골형성능이 더 높은 window 부근과 거상된 상악동막 부근에서 더 활발한 신생골 형성을 보인 반면 중심 부위에서는 상대적으로 적게 형성된 신생골을 관찰할 수 있었다. 12주 째에서 는 두 군 모두 신생골 형성이 이식 부위 전반에 걸쳐 관찰되었다. 조직게측학 적 평가 결과, 전체 이식 면적은 4주 째와 12주 째에서 모두 C-SBS군이 PSBS군보다 더 컸으나, 통계적 유의차는 12주 째에서만 관찰되었다 (p < 0.05). 방사선학적 계측 결과와 비슷하게, 전체 이식 면적과 신생골 면적 그리 고 잔존 골이식재의 면적 모두 C-SBS군이 P-SBS군에 비해 통계적으로 유의 하게 더 큰 것이 확인되었다 (p < 0.05). 결론적으로, 본 연구를 통해 콜라겐 함유 합성골 블록형 이식재가 입자형 골이식재와 비교하였을 때, 상악동 골이식술에서 더 나은 이식 부피 및 면적 유지능과 신생골 형성능을 보임을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 향후 적 절히 통제된 임상 연구를 통해 검증되어야 할 것이다. Objective: to compare the efficacy of collagentated soft type synthetic bone substitute (C-SBS) to particulated synthetic bone substitutes (P-SBS) in volume maintenance and new bone formation in a rabbit sinus graft model. Material and methods: Either C-SBS or P-SBS was grafted in both sinuses of 16 rabbits. Four weeks (N=8) or 12 weeks (N=8) after the surgery, radiographic and histomorphometric analyses were conducted. Statistical significance level was 5%. Results: Total augmented volume and area less decreased in C-SBS group compared to P-SBS group over time. Total augmented volume of C-SBS group (267.13±62.08 mm3) was significantly higher than that of P-SBS (200.18±40.32 mm3), as well as new bone volume (103.26±10.50 mm3 vs. 71.10±7.58 mm3) at 12 week (p<0.05). Total augmented area and new bone area of C-SBS group (19.36±2.88 mm2 and 5.43±1.20 mm2, respectively) were significantly higher than those of P-SBS group (14.48±2.08 mm2 and 3.76±0.78 mm2, respectively) at 12 weeks (p<0.05) Conclusion: Collagenated synthetic bone substitutes grafted in rabbit sinuses demonstrated higher augmented volume and area and more new formation at 12 weeks, compared to the particulated synthetic bone substitutes.