[김영균 교수의 지상강좌] 자가치아 처리 분말을 이용한 상악동 이식술(상) (16면)

I. 서론

이상적인 상악동골이식재는 다음과 같은 조건을 충족해야 하지만 실재 임상에서 이와 같이 완벽한 조건을 갖춘 재료들은 없다고 보는 것이 타당하다.
1) 살아 있는 골아세포의 증식이나 주변 조직으로부터 골형성전구세포들이 이식재 표면으로 이동해 오면서 골을 형성할 수 있는 골전도 능력을 보유해야 한다.
2) 미분화간엽세포들을 자극하여 골을 형성할 수 있는 골유도 능력을 보유해야 한다.
3) 초기에 형성된 골이 성숙한 층판골로 개조될 수 있어야 한다.
4) 성숙된 골은 기능적 자극을 받으면서 흡수되지 않고 잘 유지되어야 한다.
5) 골이식과 동시에 식립된 임프란트를 고정할 수 있어야 한다.
6) 감염 위험성이 적어야 한다.
7) 손쉽게 구할 수 있어야 한다.
8) 낮은 항원성을 보유해야 한다.
9) 장기간의 임상 적용을 통해 재료의 신뢰성이 있어야 한다.

 

자가골을 단독으로 사용할 경우엔 골흡수가 심하여 재함기화가 진행될 가능성이 높고 임프란트 실패로 이어질 수 있다는 보고가 있다. 그러나 자가골의 공여부에 따라 흡수율에 많은 차이를 보이며 막내골(intramembraneous bone)인 상악골이나 하악골을 공여부로 선택하면 이식골의 흡수가 훨씬 적게 발생하는 것으로 알려져 있다. 상악동골이식을 시행할 때 가능하면 이상적인 조건을 충족시키면서 골이식재료들 각각의 장점을 공유하고 이식재 체적을 증가시킬 목적으로 2가지 이상의 재료를 혼합하여 사용하는 방법이 가장 많이 사용되고 있다. 즉 자가골과 bovine anorganic bone(Bio-Oss)을 혼합하여 상악동골이식을 시행하는 방법이 임상에서 많이 시도되고 있다.
만약 자가골이식에 버금가는 골치유 과정을 보이고 흡수 속도가 너무 빠르지 않은 재료가 있다면 상악동골이식에 유용하게 사용할 수 있을 것이다. 또한 이 재료들을 흡수가 늦은 다른 골대체재료들과 혼합하여 사용한다면 더욱 우수한 임상성적을 기대할 수 있을 것이다.

 

II. 학술적 근거

 

자가치아 골이식재의 안전성은 의심할 필요가 없다. 자가이식재이기 때문에 다른 어떠한 재료들에 비해 훨씬 안전하다. 또한 무기질과 유기질 성분을 모두 함유하고 있기 때문에 매우 우수한 골유도 및 골전도에 의한 골치유를 보인다. 치아의 무기질 성분은 치조골과 매우 유사하다(Table 1). 법랑질은 무기질이 96%를 차지하지만 상아질과 백악질은 무기질 50-65%, 유기질 35-50%를 차지하고 있다. 법랑질, 상아질, 백악질을 모두 사용하는 자가치아골이식재의 무기질 및 유기질 성분은 치조골과 상당히 유사함을 알 수 있다. 치아의 유기질은 1형 교원질(Type I collagen)이 90%를 차지하고 나머지 10%는 비교원성 단백질, biopolymer(탄수화물 등), 지질(lipid), 구연산(citrate), 젖산(lactate)으로 구성되어 있다. 비교원성단백질은 phosphophoryn, dentin sialoprotein, glycoprotein, proteoglycan 및 다수의 growth factors을 포함하기 때문에 골흡수 및 골형성에 관여하고 있고 골이식재로 사용할 경우 골유도에 의한 치유 및 양호한 골개조를 예상할 수 있다. 국내에서 정필훈 교수는 2002년, 2004년도에 치아에서 골형성단백질을 추출해 내는 기술에 대한 특허를 취득한 바 있으며 치아에 골형성단백질이 존재한다는 것을 입증하였다.

자가치아골이식재의 임상적용 및 관련 연구에 대해 증거가 부족하다고 비판하는 일부 학자들이 있으나 이것은 대단히 잘못되고 편협된 의견일 뿐이다. 관련 근거는 1993년 이후 발표된 치아회분말 실험 및 논문을 통해 고온에서 회화시킨 동종 및 이종 치아회분말의 안전성 및 골전도성 치유 능력이 밝혀진 바 있다. 당시 치아회분말은 면역거부반응을 억제할 목적으로 1,250도씨 고온에서 태우는 방법으로 제조하였음에도 불구하고 생체적합성이 있는 골이식재료임이 입증되었다. 그러나 사람 치아들의 의료폐기물 적출물법과 관련된 법적 제한으로 인해 국내에서 상품화하는 것이 불가능했을 뿐이다.

 1993년부터 김영균 등은 사람에서 발치한 치아들을 고온에서 회화시킨 후 0.149mm 크기의 분말로 제조한 후 성분분석, 전자현미경적 연구, 블록형 골이식제 제작 등 기초적 연구를 시행하였으며 주성분은 HA, ß-TCP이고 생체친화성이 있는 골전도성 이식재료이며 점차 시간이 경과하면서 서서히 흡수될 수 있는 물질로 확인되었다. 그 후 동결건조경막을 이용한 골유도재생술 실험, 시판되고 있는 다른 골대체재료와의 비교 실험, 이식 후 일정 치유기간 후에 임상적으로 유용한 강도를 회복하였는지 평가하기 위해 생물-물리적 성질에 관한 실험결과를 보고하였다. 1994년에는 치아회분말과 치과용 연석고의 혼합매식술에 관한 임상연구를 발표하였다. 최근엔 생명연구윤리규정의 강화로 인해 이와 같은 임상실험이 불가능하지만 과거에는 환자의 동의만 얻는다면 충분히 가능한 실정이었다. 당시 임상연구는 15증례의 악골 결손부에 이식하였으며 방사선 사진 분석을 통한 추적관찰 시, 이식된 재료는 서서히 흡수되면서 신생골로 대치되는 것이 확인되었다. 상품화를 위한 마지막 단계로서 세포독성, 항원성 등에 대한 검사를 시행하였으며 전혀 무해함을 확인하였다.

2000년 초에는 치과용 임프란트와 치아를 이용한 골이식재의 친화성 및 골유착 가능성을 평가하기 위한 실험적 연구결과가 발표되었다. 생흡수성 차단막과 치아회분-석고 혼합제를 이용한 골유도재생술을 임프란트의 노출된 표면에 적용할 수 있는 가능성을 확인하였으며 임프란트 주변 골결손부의 치유를 방해하지 않는다는 것을 확인하였다. 최하연 등은 임프란트 주위염 치료 시에도 유용하게 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다. 상악동거상술에 적용한 동물실험 결과가 발표되었고 2004년에는 동물의 치아를 이용한 골이식재 실험 연구에서도 생체적합성이 있는 우수한 골전도성 재료가 입증되었다.

 1999년부터 치아회분을 이용한 임상 및 실험적 연구결과가 다수의 해외 문헌에 게재되었다. 임상연구는 10명의 환자들에서 낭종 적출 후 결손부에 치아회분-석고 혼합이식을 시행하고 평균 52.2개월간 경과관찰한 결과가 보고되었다. 동물실험 연구는 이종골 이식재(BioOss)와의 비교, 임프란트 주변 결손부에 이식한 후 치유과정, 혈소판농축혈장의 복합 적용, 골다공증을 유도한 후 이식재의 치유과정, 조직접착제의 복합 적용, 키토산의 복합 적용, 골유도재생술 후 치유과정 등을 살펴보기 위해 시행되었으며 치아회분은 생체적합성이 우수한 골전도성 이식재료임이 확인되었다. 국외 문헌에서는 toothash 혹은 particulate dentin이라는 용어로 사용되었다.

자가치아골이식재는 당연히 동종 및 이종 치아들에 비해 안전한 것은 분명하고 조직학적 소견에서 유리자가골이식에 버금가는 치유를 보이는 것 자체가 확실한 근거(evidence)임에 틀림이 없다. 자가치아골이식재의 무기질 성분 분석을 위해 XRD, EDS 검사를 시행하였으며 HA, TCP, ACP, OCP를 포함한 4가지 단계의 calcium phosphate가 존재하는 것이 확인되었다(Fig. 1). 김 등은 자가치아골이식재의 조직학적 검사 및 조직형태계측학적 연구를 시행하여 매우 우수한 골치유 소견을 확인하였다(Fig. 2, 3, 4) (Table 2). 결론적으로 자가치아골이식재는 점착성이 우수하고 결손부에 잘 적합되는 특성을 가지면서 조작이 편리하다. 골유도 및 골전도에 의해 매우 우수하고 빠른 골치유를 보이며 창상이 일부 벌어지면서 노출되더라도 감염에 대한 저항성이 우수하고 이차치유가 잘 이루어지는 장점이 있다.