치과용 임플란트 시스템

●고상철 교수

■학력
경북치대 졸업

■경력
경북치대 치과생체재료학교실 외래교수

 

 

 

 

 

 

 

1. 치과용 임플란트의 간단한 역사

 

인류는 고대로부터 상실된 치아를 대체하기 위해 부단한 노력을 했다. 그 노력은 이미 인공치아를 뼈속에 심으려 한 고대 이집트 때부터 시작됐고, AD 600년경의 마야인 유골에서 하악 전치부에 조개껍질이 치아 모양으로 다듬어져 심겨 있는 것이 발견되기도 했다. 그러나 인공치아를 뼈속에 넣어 임상의학적으로 연구하고 개발하기 시작한 것은 19세기에 들어와서 부터이다. Maggilio(1809)는 발치와에 금 임플란트를 넣어서 연조직이 치유된 다음에 금관을 연결했고, Bonnell(1895)은 gold tube를, Payne은 silver capsule을, 나중에 Payne과 Scholl은 porcelain을, Greenfield(1915)는 iridioplatinum을 2단계로 시술하고 6∼8주간을 기다려 보철과정을 시술했다.
그 후 Dahl, Gershkoff와 Goldberg 등에 의해 골막하 임플란트가 소개됐고, Forniggini와 Zepponi 등에 의한 나선상 임플란트, Linkow의 blade 임플란트 및 vent plant 구조, Chercheve 임플란트 등이 소개됐다.

그러던 중 P-I Branemark(1952)이 titanium(Ti)이 골과 결합하는 것을 발견한 후 1960년대부터 Ti 임플란트를 무치악 환자의 수복용으로 사용되기 시작했으며, 이 후 장기적인 성공 자료가 발표되고 많은 임플란트들이 임상에 소개되기 시작하면서 이제는 결손치를 수복하는 마지막 방법으로서가 아니라 choice of treatment로 자리매김하고 있다.

 

2. Titanium(Ti) 이란?

Ti은 1791년 영국의 William Gregor에 의해 처음 발견됐으며 약 150년 후인 1930년 Kroll에 의해 ilmenite, rutile 같은 원광석에서 정련돼 상업적으로 이용됐다. 그 후 1950년에 들어서 Ti-6Al-4V 같은 여러종류의 Ti 합금이 제작돼 상업적, 군사적 목적으로 사용됐다. 그동안 stainless steel, vitallium 같은 금속들이 외과수술에 많이 이용돼 왔으나, stainless steel은 생체내에서 부식을 일으키기 쉬우며, vitallium은 전성이 떨어져 형태를 부여하기에 어려움이 많은 등의 단점을 가지고 있다. 귀금속계인 금, 은, 백금 등도 임플란트 재료로 사용됐으나 물리적, 기계적 성질이 부적합했다.

 

2.1. Ti의 금속학적 성질
Ti은 다른 금속과 비교해 상대적으로 가볍고 합금이나 열처리과정에 의해 강화될 수 있다. Passivity라고 불리우는 TiO2 산화막에 의해 높은 부식저항성과 생체적합성을 가진다. 또한 선반가공이 쉬워 원하는 형태로 쉽게 제작가능하며 기계적인 특성도 좋아 임플란트 재료로 적합하다. Ti은 원자번호 22번이며 원자량은 47.9, 원소주기율표에서 Ⅳa group에 속한다. 지구에서 9번째로 많은 금속이며 알루미늄, 철, 마그네슘 다음으로 상업적으로 중요한 금속이다. 산화물은 이가(divalent), 삼가(trivalent), 사가(quadrivalent)로 형성된다.
생체재료로서의 Ti의 특성은 다른 생체용 금속보다 밀도가 낮아서 가벼우면서도(4.5g/㎤, Au:18g/㎤, stainless steel: 9g/㎤)강도가 높고, 피로강도가 크고, 부식저항성이 우수하며, 타 생체재료와 비교시 탄성계수가 낮아(10,600kg/㎟) 악골의 탄성계수와 유사해 bone-implant 경계면에서 응력분산이 유리한 점 등을 들 수 있다.

 

2.2. Ti의 생체적합성
Ti