약한 골질 환경에서 치과용 임플란트와 뼈의 간섭량이 하단부 초기 고정력에 미치는 영향: 인공 뼈 모델 기반 분석

Abstract

치과용 임플란트 치료의 성공 여부는 초기 고정력이 큰 영향을 미치며, 그에 따라서 현대 임플란트에서는 다양한 임플란트 디자인을 통해서 초기 고정력을 높이고자 한다. 특히 발치와 즉시 식립 또는 수직적 골 손실로 인해 임플란트의 고정력을 얻을 부분이 적을 경우 이는 더 중요하게 다가온다. 또한 하악 전치부를 제외한 다른 골질에서는 골밀도가 높다고 보기 어려우며 더욱 더 초기 고정력을 얻기 힘든 상황을 상정하기 위해서 약한 골질의 상황을 적용하고자 D3에 해당되는 인공 뼈를 선정하고 시험하였다. 그에 따라서 본 연구를 통하여 임플란트가 적은 초기 고정력을 얻는 상황에서 임플란트와 뼈의 간섭량이 효과적인지 확인하고자 한다. 시험군으로 선정한 임플란트로는 Osstem 사의 TSIII (TS)와 KSIII (KS), Straumann 사의 BLX (BLX), Megagen 사의 Bluediamond (BD), Dentium 사의 Superline (SL), 총 다섯 가지 모델을 선정하였다. 인공 뼈에 식립 깊이를 3 mm에서 5 mm까지 1 mm 간격으로 설정하고 초기 고정력을 평가하였다. 식립 토크, 식립 깊이, 디자인 간의 상관관계를 분석하면서 임플란트 하단부 설계의 영향을 정량적으로 평가하였다. 또한, 임플란트의 골경, 나사산 간섭량, 그리고 이와 관련된 뼈 간섭량과 같은 설계 요소를 비교하였다. 시험 결과를 분석해보았을 때, 임플란트의 골경과 나사산 간섭량의 비율, 하단부 각도, 나사산 설계가 초기 고정력 향상에 영향력을 미치는 것을 확인하였다. 예를 들어, SL의 경우 5 mm 깊이에서 골경 간섭량이 14.46㎣로 나타나 안정적인 초기 고정력을 제공하였다. BLX는 얇은 골경과 나사산 설계를 통해 6.69㎣의 간섭량을 보였다. 결정계수 분석에서 SL과 KS 은 각각 0.95와 0.9로 높은 통계적 유의성을 보인다. 시험 결과를 보았을 때, 임플란트와 인공 뼈와의 간섭량이 초기 고정력에 통계적 유의성을 보이는 것은 분명하나, 간섭량이 절대적으로 식립 토크를 높일 수 있지 않다는 것을 확인 할 수 있었다. 예를 들어 5 mm 식립 조건에서 SL은 16.71㎣ 로 최대의 간섭량인 것을 확인할 수 있다. 하지만 이것이 임플란트 최대 식립 토크로 연결되지 않는 다는 것은 실험결과로 나타난다. SL은 최대 식립 토크 평균 4.74 N•cm로 나타났다. 이는 최대 토크를 보인 KS와 간섭량을 비교하였을 때 6.92㎣로 이를 통해서 간섭량을 증가시키는 것이 식립 토크 즉 초기 고정력을 증가시킬 수 있는 방법이라는 것이 아니라는 것을 확인 할 수 있다. 본 연구는 다양한 임플란트 설계가 초기 고정력에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였으며, 이를 통해 임상적 적용 가능성을 확장할 수 있는 기초 자료를 제공한다. 추가적으로, 임플란트에서는 다양한 디자인적 요소들이 적용되어 있는데, 후속 연구를 통해서 절삭성능 등 임플란트의 초기 고정력에 대한 성능 요소들에 대해서 검증할 필요가 있다.

The success of implant treatment is greatly affected by the initial fixation strength, and accordingly, modern implants aim to increase the initial fixation strength through various implant designs. This is especially important when the area where the implant fixation strength is obtained is small due to extraction, immediate implantation, or vertical bone loss. In addition, it is difficult to consider the bone density as high in other bone types except for the mandibular anterior region, and in order to assume a situation where it is even more difficult to obtain the initial fixation strength, artificial bone corresponding to D3 was selected and tested to apply the weak bone condition. Accordingly, this study aims to confirm which design is effective in a situation where the implant obtains a low fixation strength. Five implant models were selected as the test group: Osstem TSIII (TS) and KSIII (KS), Straumann BLX (BLX), Megagen Bluediamond (BD), and Dentium Superline (SL). The implantation depth in the artificial bone was set at 1 mm intervals from 3 mm to 5 mm, and the initial fixation strength was evaluated. The correlation between the implantation torque, implantation depth, and design was analyzed to quantitatively evaluate the effect of the design of the lower part of the implant. In addition, design factors such as implant bone diameter, screw thread design, and bone interference related to them were compared. When analyzing the test results, it was confirmed that the ratio of implant bone diameter to screw thread interference, the lower angle, and screw thread design affected the improvement of initial fixation strength. For example, in the case of SL, the bone diameter interference was 14.46 ㎣ at a depth of 5 mm, providing stable initial fixation strength. BLX showed an interference of 6.69 ㎣ due to its thin bone diameter and screw thread design. In the coefficient of determination analysis, the SL and KS models showed high statistical significance at 0.95 and 0.9, respectively. When looking at the test results, it was clear that the interference between the implant and artificial bone showed statistical significance on the initial fixation strength, but it was confirmed that the interference did not absolutely increase the implantation torque. For example, under the 5 mm implantation condition, SL was confirmed to have the maximum interference amount of 16.71 ㎣ . However, the experimental results show that this does not lead to the maximum implant implantation torque. SL showed an average maximum implantation torque of 4.74 N•cm. When compared with KS which showed the maximum torque, the interference amount was 6.92 ㎣, which confirms that increasing the interference amount is not a method to increase the implantation torque, i.e. the initial fixation force. This study quantitatively evaluated the effect of various implant designs on the initial fixation force, and through this, it provides basic data that can expand the possibility of clinical application. In addition, various design elements are applied to implants, and it is necessary to verify the performance elements of the initial fixation force of implants, such as cutting performance, through follow-up studies.