[김수관 교수의 지상강좌]

자가치아를 이용한 골이식재 (1)

 

게재 순서

1. 자가치아이식재료의 개발 배경
2. 자가치아를 이용한 골이식재의 제조 원리
3. 학술적인 근거 (성분 분석, 조직학적 치유 소견 포함), 국내외 문헌 고찰
4. 새로운 이식재의 연구 필요성
5. 자가치아를 이용한 골이식재의 임상 적용 증례
    1) 발치와 보존술 적용 증례
    2) 상악동골이식술 적용 증례
    3) 치조제 증강술 적용 증례
    4) 골유도재생술 적용 증례
    5) 치주결손부 수복
    6) 임프란트 주위염 수술
    7) 자가치아 블록 증례
6. 자가치아 골이식재의 사용이 치과에 줄 수 있는 영향
7. 치아은행
8. 자가치아를 이용한 골이식재의 향후 연구 및 개발 전망
9. 연재를 마치면서

 

1. 자가치아 이식재료의 개발 배경

 

최근 국내 인구의 초고령화와 삶의 질적 향상으로 심미적 및 영구적 치아 시술에 대한 관심이 증대하고 임플란트의 수요가 급증하고 있다. 그러나 임플란트 시술 시 반드시 필요한 치조골의 재생을 위한 이식재(bone grafting)에 대한 연구는 미약한 실정이다.

기존의 치과용 이식 재료는 기능성이 결여된 피동적 재료들로 높은 실패율과 낮은 골재생 효율, 그리고 긴 재생기간이 소요되었다. 이러한 치과재료조차 국내 생산보다는 대부분 수입에 의존하여 사용됨으로써 시술시 고가의 비용부담으로 국가 경제력 하락을 초래하고 있다.

치과 수술에 있어서 다양한 생체 재료들이 사용되고 있으며 그 중 이식 생체 재료들은 구강악안면외과 수술, 치주 수술, 임플란트 수술 등 다양한 분야에서 경조직 및 연조직 결손 수복, 조직 및 골유도 재생, 심미 성형 재건 등의 목적으로 적용되고 있다.

경조직 결손부 재건에 있어서 자가골 이식은 골형성, 골유도 및 골전도 능력을 모두 보유하고 있으며 면역 거부반응이 없고 빠른 치유를 보이는 장점을 가지고 있으나 채취량이 제한적이고 이식후 불가피한 흡수와 공여부에 이차 결손을 유발하는 단점이 있다. 이와 같은 단점을 극복하고자 동종골, 이종골 및 합성골이 개발되어 임상에서 사용되고 있다.

동종골(인체 조직 기증을 받아 만드는 이식재)과 이종골은 유전적, 전염성 질환 등을 옮길 수 있다. 또한 비싼 가격으로 인해 임상의 및 환자들이 사용을 기피하는 경향을 보이기도 하며 합성골은 가격이 저렴하면서 질병전염의 위험성은 전혀 없지만 골형성과 골유도 능력이 없어 생활력이 있는 골조직 형성을 목적으로 할 경우엔 사용에 제한을 받는다. 
이에 자가골에 부합되는 골재생 능력을 가지면서 동종골, 이종골, 합성골의 단점을 극복할 수 있는 새로운 골이식재 개발, 즉 발치한 자가치아를 이용한 기능성 골이식재를 개발 하게 되었다 (그림 1, 2).

자가치아 뼈 이식재에 대한 연구는 1970년대와 1980년대에도 선배 치과의사들의 연구가 있었다. 이를 바탕으로 연구가 명맥을 이어 왔으며, 간혹 박사학위 논문으로도 발표되었지만 치아의 무기질 분석과 사용에 대한 본격적이고 체계적인 연구는 1993년도부터 조선대학교 구강악안면외과의 김영균, 김수관 교수로부터 시작되었고 후속 연구의 진행으로 보아 두분 교수님들에 의해 완성되었다고 보는 것이 타당할 것 같다.

치아의 유기질 특히 골형성을 유도하는 단백질의 추출과 그 능력의 검증에 대하여는 2002, 2004년도의 서울대학교 정필훈 교수님의 연구로 완성되었다고 보는 것이 타당하다.
골이식재는 동종골, 이종골, 합성골, 자가골 이식재 등으로 분류된다. 동종 및 이종골 이식재는 바이러스에 의한 감염 및 광우병 등의 질병 감염 우려가 있고 자가골 이식재는 기타 질병의 감염으로부터 자유로우나 환자 자신의 골을 사용해야 하므로 부가적인 수술 부위가 발생할 수 있다. 또한 그 채취량이 제한적인 단점이 있다. 상기의 단점들을 보완하기 위해 최근 생체재료를 이용한 합성골의 개발에 많은 관심이 고조되고 있다 (표 1).

자가치아 이식도 적출 후에 시행하는데, 유기물 등은 워낙 hard tissue가 compact하여 잘 보존된다. 예로 완전 탈구된 치아를 생리 식염수에 담아올 경우(24시간내), 치아 재식술을 하여 ankylosis를 유도하는데 이때 유기물이 작용하는 이른바 gap healing의 양상을 보이는 것과 동일하다.
환자가 불안해 하거나 안전도에 대한 부분은 자가치아라는 점, 자가치아를 재식할 수 있다는 점, 치아를 재식하여 solid 형태로 이식하여도 유착이 일어나는데 이식재로 가공하면 BMP, Collagen 등이 움직일 수 있도록 하고 이때 첨가물이 없다는 점과 소독과정을 거친다는 점을 설명하면 가능할 것으로 생각된다.

 

2. 자가치아를 이용한 골이식재의 제조 원리

 

자가치아를 이식한 뒤 뼈가 되는 기전은 근본적으로 동일하다. 때로는 이해가 어려울 수도 있으므로 다른 각도에서 쉽게 생각해 볼 수 있다. 즉, 각 이식재의 성분을 우리가 원하는 뼈와 비교하면 얼마나 좋은 뼈가 되는지 쉽게 알 수 있다.
다른 이식재와 다른 점은 다음과 같이 설명할 수 있다. 우리가 익숙한 이식재료로써 설명하자면 이식재를 구성하고 있는 성분을 분석하여, 기능을 중심으로 생각하면 된다. 예를 들어, 골유도 물질은 단백질인데 치아 단백질이 골유도 능력이 있음은 국내 연구로(서울대 정필훈 교수 2002, 2004년) 밝혀졌고, 골전도물질은 hydroxyapatite(HA)인데 무기질이 유사하고, 골개조물질이 콜라젠이라 하면 이 또한 유사하다면 다른 이식재와의 다른 점을 찾는 것이 어렵지 않으리라 생각된다.
그러나 가장 커다란 차이점은 이식 행위의 대상인 재료로써의 접근만으로는 설명이 부족하다는 점이다. 우리는 그 동안 많은 이식재중 효과가 좋은 것, 경제적인 것 중에 국내 시판되는 것에서 골라서 선택하였다. 즉 진열된 상품 중에서 선택할 수 밖에 없었다. 이를 product, 즉 상품을 sales 판매, 구체적으로 선택적인 판매로 보는 것이다. 자가 치아 이식재의 경우 발치후 사용에 대하여 이미 제품화된 다른 이식재처럼 어떤 것을 사용할 것인가가 아니라 자가치아에 대한 설명과 동의부터 시작해서 제품의 성상과 기능을 치과의사가 선택할 수 있으므로 product의 sale이 아니라 service의 제공 (provide)에 해당된다. 즉 재료로써의 값어치에 치과의사의 행위와 판단에 대한 의존도를 통해 값어치가 우수한 술식이 되는 것이다.

자가 치아 이식재의 무기질과 시중에 시판되는 무기질과의 차이는 다음과 같다. 합성된 골이나 동물뼈의 무기질, 즉 HA는 입자 형태의 무기질로 이를 고형 물질이라 한다. solid material이라고 문헌에 표시되는데, 이는 biologic behavior가 dynamic이 아닌 static을 의미한다. 이를 biocompatible이라고 표현하며, remodeling에는 참여하지 않는다.

뼈의 무기질 성분은 5가지 단계의 biologic calcium phosphate가 존재하고 있다. 즉 5가지 단계가 계속 변화해가면서 일생을 통하여 계속 골개조가 이루어진다.
자연치아에는 apatite crystal중 HA, octacalcium phosphate(OCP), whotlockite(TCP), amorphous biological calcium phosphate(ACP), brushite(DCDP) 등이 다양하게 존재하는데, 이는 독립적으로 존재하는 것이 아니라 HA로 성숙되는 대사과정에 관여하는 물질이다. 따라서 이들이 다른 치아의 유기성분의 도움을 받아 remodeling에 참여하는 것이다. 따라서 물질의 성분이 작용하는 기전이 달라지는 것이다. 결론적으로 자가골의 remodeling cycle과 유사하다.

<25면에 계속>