Ridge preservation using a self – retaining block type bone substitute for extraction sockets with buccal dehiscence defects: an experimental in vivo model

Abstract

Objective: To evaluate the effect of a self-retaining block type bone substitute (srBB) on the dimensional stability of the horizontal ridge width at the coronal level in a buccal dehiscence model. Materials and Methods: Four box-shaped bone defects with buccal dehiscence were surgically created in the edentulous mandible (n=6). Experimental biomaterials were randomly allocated to each site: (1) Control group: no treatment, (2) particle type bone substitute (PBS) group, (3) collagenated soft block bone substitute (csBB) group, (4) self-retaining synthetic block bone (srBB) group. All grafted groups were covered with a collagen membrane. The surgical sites were closed to be submerged. After 16 weeks of healing period, clinical, histological, and radiographic analyses were performed. Results: Three out of six blocks in the srBB group were exposed and fell out during the first postoperative week due to wound dehiscence. Consequently, the remaining three specimens were reclassified as the RsrBB group. The RsrBB group exhibited increased horizontal ridge width compared to the pristine bone width at 2-4 mm below the CEJ, while the other groups showed resorption (augmented width at 2 mm below: 4.2%, 42.4%, 36.2%, and 110.1% in the control, PBS, csBB, and RsrBB groups, respectively). The mineralized bone area was largest in the RsrBB group (4.74 mm2, 3.44 mm2, 5.67 mm2, and 7.77 mm2 in the control, PBS, csBB, and RsrBB groups, respectively). Conclusions: The RsrBB group showed the greatest regeneration at the coronal level. These results potentially indicate that a self-retaining block bone substitute could be a good candidate for alveolar ridge preservation, particularly when primary wound closure is maintained.

치아 발치 후 발생하는 생리학적 변화 중에서 가장 대표적인 것은 치조골흡수이다. 이러한 변화에 대응하기 위해 발치 직후 골 이식 재료를 사용하는 치조제 보존술이 시행되고 있다. 과거의 치조제 보존술 연구는 손상되지 않은 발치와 모델에서 자연적인 골 재형성에 초점을 맞추었지만, 실제 임상 상황에서 만나게 되는 다양한 유형의 파괴된 발치와를 통한 골이식 후의 치유 과정에 대한 근거는 제한적이다. 치조제 보존술에 사용되는 다양한 종류의 골이식재 중 입자형 골이식재와 콜라겐 혼합형 골이식재가 불규칙한 결함에서도 균일하게 분포한다는 장점을 가지며 널리 사용되었으나, 여러 물리적 압력으로 의한 발치와 치관부에서의 부피 보존이 저하되는 단점으로 인해, 물리적 안정성을 갖춘 블록형 이식재가 사용되어 왔다. 하지만 블록형 이식재는 치유기간 동안 적절한 고정을 유지하기 위해 핀과 같은 추가 재료를 사용해야 한다는 단점이 있어 자가 고정 블록형 골이식재가 개발되었다. 그러나, 이에 대한 연구는 제한적이기 때문에, 본 연구에서는 발치와 부위의 협측 열개형 골 결손부에 자가 고정 블록형 골이식재를 사용한 후 치관부에서의 부피 보존 효과와 골 재생효과를 평가하는 것을 목적으로 하였다. 6 마리 비글견 하악 양측의 제 3, 4 소구치를 편측 절단하고 근심 치근을 발거한 후, 외과적으로 5 × 5mm 크기의 협측 열개형 골 결손부를 총 4 개 형성하였다. 대조군(Control)에는 어떠한 처치도 하지 않았고, 실험군 1(PBS)에는 HA 와 β-TCP 가 60:40 비율로 구성되어 있는 합성골 중 입자형 이식재를 이식하였고, 실험군 2(csBB)에는 합성골 이식재에 콜라겐을 혼합한 소프트 블록형 합성골을 이식하였으며, 실험군 3(srBB)에는 자가 고정 블록형 합성골 이식재를 이식하였다. 모든 실험군에는 콜라겐 차폐막을 사용하여 골이식재를 덮어 치조제 보존술을 시행하였다. 16 주의 치유기간을 거친 후 수술 부위의 방사선학적 및 조직학적 분석을 시행하였다. 치근을 발거하지 않은 원심 측과 치조제 보존술을 시행한 근심 측의 협-설 단면을 중첩하여, 방사선학적 분석에서는 백악법랑경계 기준 1, 2, 3, 4 및 5mm 하방에서의 각 치조제의 수평 폭 변화를 계측했으며, 조직학적 분석에서는 치조제의 면적 변화량을 계측하였다. 실험군과 대조군의 통계적 비교는 Friedman’s 검정으로 시행하였다 (p < 0.05). 자가 고정 블록형 이식재를 사용한 그룹은 6 개의 이식 부위 중 3 개 부위에서 수술 후 첫 주에 노출이 발생하여 이식재가 탈락하였다. 이식재가 남아있는 3 개 부위는 치조제의 두께가 보존되거나 증가하는 것이 관찰되었으나, 이식재가 탈락한 3 개 부위는 모든 매개변수에서 대조군과 비교하여 유의미한 차이가 관찰되지 않았다. 따라서 이식재가 남은 3 개 부위에 대하여 RsrBB 로 그룹을 재구성하였다. 방사선학적 분석을 통해 확인한 결과, 백악법랑경계 아래 2-4mm 부위에서 자가 고정 블록형 이식재를 사용한 경우에는 원래 뼈 폭에 비해 증가한 수평 능선을 보여준 반면, 다른 그룹들에서는 흡수를 보였다(백악법랑경계 2mm 하방에서 보존된 치조제 폭: 대조군, PBS, csBB 및 RsrBB 그룹에서 각각 4.2%, 42.4%, 36.2% 및 110.1%). 또한, 무기질화된 뼈의 면적은 자가 고정 블록형 이식재를 사용한 경우 가장 크게 나타났다(대조군, PBS, csBB 및 RsrBB 그룹에서 각각 4.74mm2 , 3.44mm2, 5.67mm2 및 7.77mm2 ). 결론적으로 자가 고정 블록형 이식재를 사용한 경우 치관부에서 가장 높은 부피 안정성 및 골 재생효과를 보여주었다. 따라서 자가 고정 블록형 이식재를 사용할 시 일차 상처 봉합이 유지되는 한 치조제 보존술의 좋은 이식재 후보가 될 수 있음을 시사한다.