대한치과보철학회지 :Vol. 36, No. 5, 1998 Magnetic overdenture 고려의대부속구로병원치과보철과 황정원 신상완 I. 서론 무치악치조제는점차잔존치조제의흡수가진행되어치조제가낮아지고좁아져의치의안정과유지에불리해져, 총의치특히하악총의치의경우에만족스러운

대한치과보철학회지 :Vol. 36, No. 5, 1998 Magnetic overdenture 고려의대부속구로병원치과보철과 황정원 신상완 I. 서론 무치악치조제는점차잔존치조제의흡수가진행되어치조제가낮아지고좁아져의치의안정과유지에불리해져, 총의치특히하악총의치의경우에만족스러운유지와안정을얻는것은매우어렵다고할수있겠다. 이러한문제점을개선하기위해여러가지보조적인유지수단이사용되어왔다. 의치의보조유지수단으로는대표적으로의치접착제를사용하는방법, overdenture의지대치에 attachment를부착하여유지를얻는방법, 골내임플란트를이용한보철수복방법등을들수있다. 치주치료와근관치료의발달로 overdenture는일반적으로널리사용되는치료개념이되었다. 치아를잔존시키면잔존치주위의치조골흡수가방지되며, 의치에가해지는교합압이치아와점막에분산되어의치의지지가향상되고, 자연치치근막에있는고유수용성감각을보존할수있는장점도있다. Magnet를의치의유지수단으로사용한것은오래되었으나임상적실효를얻지못해사용되지않다가 1960년대말 rare earth magnet이발견되면서부터의치의유지장치로서충분한유지력을얻을수있게되어널리사용되었다. Magnet attachment 는 male-female개념을이용하지않으므로 resilient type의 attachment는아니지만 rigid attachment처럼지대치에힘이집중되지는않으며 1) 적용범위가넓다. 또한기공과정과유지관리가 비교적단순하다. 이글에서는 magnetic attachment 의과학적배경과임상적용에대해논하고자한다. II. 역사적배경 1950 년대에는한쌍의 alnico bar magnet 를같은극 (pole) 이서로마주향하도록상하총의치의구치부에파묻어서반발작용에의해의치가치조제위에안착되도록시도하였다 2). 그러나하악의운동은단순히수직적인것이아니므로, 하악이전방측방으로운동시자석의반발작용의균형이맞지않아의치의동요가생기고잔존치조제의흡수가촉진되는결과를낳았다. 1960 년초 Behrman 3) 은자석의인력을이용하여의치의유지를도모하였다. 그는무치하악에 Teflon 이코팅된 Co-Pd bar magnet 를매식하였고, 또다른자석은의치상에매몰하였는데하악골에매식한자석과반대극으로위치시켜의치상에매몰하여자석사이에생기는인력을이용하려고하였다. 그러나자석의대응부끼리는긴밀히접촉되어야인력이최대로생기며, Behrman 의시도에서처럼, 자석의대응부사이에골, 골막, 점막, 의치상이 5-10mm 정도의두께가되면자석의인력이대부분상실된다. 골내매식된자석과의치상내매몰된자석을최대한가깝게위치시키면, 자석의인력으로인하여골내매식된자석에교정력이생겨자석이골, 골막, 점막을관통하여구강내에노출된다. 노출된자석주위로는결체조직막형성, 상 748

피의이동, 만성염증이생길수있다. 1962 년 Toto 등 4) 은 Pt-Co 합금을개의하악에식립하여 24 시간에서 3 개월간표본을관찰하였다. 인접한자석이있을경우는염증, 골괴사, 자석의이동등의반응을볼수있었으나자석을단독으로식립하였을때골조직이잘견디는것을관찰하였다. 그는 Pt-Co 합금자석자체는골조직에무해하다고하였다. Behrman 은이방법으로 450 명을치료했지만여러가지문제가생겨 1960 년대이후로 magnet 는수년간거의사용되지않았다. 자석이보철물의유지수단으로다시관심을끈것은 1967 년전이원소 (transitional element, Cobalt 또는 Iron) 에 lantanium 계열 (rare earth element) 의원소를섞으면매우강한자력이발휘됨이발견되면서부터이다 5). 1 세대 rare earth magnet 은전이원소인코발트에희귀원소사마리움을혼합한코발트사마리움 (Co-Sm) 합금이다. 이자석은 Ferrite 또는 Alnico magnet 에비해부피당자력이 2-6 배정도강하여매우작은크기 (mm 단위 ) 에서도 200-300g 의자력을발휘할수있으며 6,7) overdenture 지대치치근위에위치시킬수있었다. 또한통상적인자석에비하여탈자성에대한저항성 (intrinsic coercivity) 이 20-50 배정도여서자성의영구성을갖게되었다. 이자석의사용과연관하여구강내에발생될수있는두가지문제점은, 첫째, Co-Sm 은생체분해성물질이여서구강내에서용해됨에따라자력이감소된다는것이다. 부식물질은독성은없지만치은과의치상의영구적변색 을유발시킨다. 따라서불활성물질로피막을입혀야했다. 둘째, 자기장이구강내조직에유해하다는생각이었다. 이문제점은 Gilling 에의해 split-pole magnet 이개발되면서해결되었다. 그는두쌍의자석이약간의간격을두고반대극끼리마주보도록위치시켰고 feromagnetic stainless-steel keeper 를사용하였다. 자석과 keeper 가접촉하면외부자장은존재하지않게된다. 자석은의치상의조직면에매몰하고 stainless-steel keeper 는잔존치근에묻혀서, 의치를제거하면자성을띠지않는 keeper 만남게된다 (Fig. 1). 이후 Cerney 에의해자장과자석은실제로혈중세포나주위조직에무해하다는것이증명되었다 8). 제 2 세대 rare earth magnet 는전이원소 Iron 에희귀원소 Neodymium 을합금한것이다. 여기에 Boron 을첨가하여결정구조의안정성을증진시켰다. 이새로운 Neodymium-Iron- Boron 합금은부피당자력이 Co-Sm 합금보다 20% 가량강하다. 희귀원소는이름처럼희귀하지는않으며따라서비싸지도않지만단지순수한형태로분리, 추출해내기어렵다는점에서그러한이름이붙여졌다. 이러한개발로 1970 년대중반부터 Co-Sm magnet 은교정및보철영역에적용되었고 overdenture 에자주사용되게되었다. III. Rare Earth Magnet 의임상적용 여러가지제품화된 rare earth magnet 이있으며, Fig. 1. Schematic representation of a magnetically retained overdenture 749 Fig. 2. Diagrammatic representation of open field(a) and closed-field(b) magnetic system. 1, Magnet; 2. Keeper; 3, magnetic flux field

(a) (c) (b) Fig. 3. a, Prefabricated keeper cemented with anticariogenic glass ionomer cement. Polished microfilled composite resin is sandwiched on etched cement to create a dome shape. b, Full metal coverage of root-abutment with custom-cast, ferromagnetic keepers c, Full metal coverage of root-abutment with custom-cast containing Ferromagnetic cast-on keeper cement 이들은 open-field와 closed-field로분류된다 (Fig. 2). Open field 시스템의단점은자석의한극만사용한다는것이다. 다른극에서나오는자장이인접조직으로방사되므로 stainless-steel 수저나젓가락, 포크등을끌어당긴다. 계측기나나침반을가까이대면기기의표시에영향을미치기도한다. 또한자장이클경우인접조직에대한장기적영향에대해의문시되었다 9). 이러한이유로구강내에 openfield magnet를사용하는것은적절치않아보인다. Closed-field magnet은외부자장을없애기위해자석구성물을조합체로만든것이다. 두개의자석을철이나 stainless-steel로만든강자성판 (ferromagnetic plate) 을사이에두고연결하면, 외부자장은최소저항경로인 steel판 (keeper) 을통해 shunt된다. 이렇게하면외부자장이제거될뿐아니라두개의자석을사용함으로써 attachment가더욱효과적이된다. 치근자석은자성을띌수있는금속합금원판 keeper 으로대체되었는데, 처음에는연성 iron이 10) 나중에는 magnetizable stainlesssteel 또는 Palladium-Coblat-Nickel 주조합금이사용되었다. 의치가구강내장착되면치근에위치된 keeper 는자장의흐름을폐쇄순환로로만든다. 의치가철거되면치근의 keeper 는자성이없는상태로전환된다. Keeper 를만들어주는방법으로는자성을띌수있는반귀금속합금을사용하여 coping 형태를주조하는방법, 기성화된치근요소를치근에접착하는방법, 자성을띌수있는 cast-on element 와인레이주조합금을같이주조하는방법등이있다 (Fig. 3). 부식이나물리적손상이없다면상품화된모든자석유지장치들은유지력을영구적으로보존할수있다. 대부분의다른 attachment 는마모나재료의피로로마찰유지력이감소되어주기적으로수리또는교환해주어야하므로이런면에서자석유지장치의장점이있다고할수있다. 그러나 magnet 를구강내에장기적으로사용하였을때부식및변색, 마모등유지력변화에대한연구는드물며, epoxy-resin, stainless-steel 로피개된 magnet 의 2 년간임상사용에서평균 16.7% 가량이유지력이상 750

실되었으며 68.3% 의변색, 41.7% 에서부식을보였다고보고되었고특히 epoxy-resin 으로피개한경우가변색, 부식률이더높았다 11). Keeper 로사용되는 ferromagnetic alloy 는구강내전압에서의부식저항은우수한것으로보고되었다 12). 또한자석유지장치는 male-female 관계가아니고 surface-surface 관계이기때문에지대치에측방압을덜가하게된다. Paralellometer 같은장치가필요없고기공과정이간편하다. 최근의대부분의 magnet 는 Co- Sm 계열또는 Nd-Fe-B 합금으로서, 부식을막기위해 stainless-steel 로피복되어있으며 closedfield system 으로제작된다. IV. Magnet 의유지특성 자석과 keeper 사이에공기층이개제되지않아야최상의유지를얻을수있으며, 공간이증가할수록유지력은급격히감소한다 13,14). 공간이 0.1mm 가될때까지가장급격히감소하며, 0.2-0.3mm 까지는비교적완만한감소를보인다 (Fig. 4). 0.4-0.5mm 정도의공간이있을때까지는임상적으로받아들여질만한유지력을보이며이때의유지력은 I bar 와유사하다고보고되었다 13). 일반적으로 attachment 는보철물을적절히유지하기위해서는 400-1000g 정도의견인력을지녀야한다 15). 자석유지에대한임상경험에따르면, 500gm(4.9N) 의유지력을가진자석장치는의치를충분히유지시킬수있으며 4 개이상을사용할경 우어떤환자들은의치제거에어려움을겪는다 16). 반대로자석유지장치의유지력이 140-310gm(1.37-3.03N) 정도이면 overdenture 유지에불충분하며수평유지력이 53-94gm(0.52-0.92N) 인경우의치의수평적운동에적절히저항하지못한다고보고되었다. Closed field magnet system 의유지력은 400-600gm 정도이다. V. 임상증례 본증례의환자는 46 세여성으로치아의심한동요와저작시불편감으로내원하였다. 상악우측측절치와좌우제 1대구치를제외한모든치아가잔존하였으나, 임상적으로심한치아동요도와방사선사진에서전치아에서중정도이상의심한치조골흡수를관찰할수있었다 (Fig. 5). 전신적문제로는조절되지않는당뇨병을지니고있었다. 치료계획으로하악양측견치를제외한모든치아를발치한후상악은총의치를, 하악은 attachment를이용한 overdenture 수복을계획하였다. 이때적용할수있는유지장치로완압형 stud attachment, 완압형의 bar attachment, magnetic attachment, telescopic coping을고려할수있었다. 그러나잔존시킨견치의치주지지가약하였으므로지대치에측방압을덜가하는자석유지장치를사용하기로결정하였다. 입원하에상하악치아를 2회에걸쳐발치하고하악양측견치의근관치료를시행하였다. Fig. 4. Mean retentive forces of magnetic systems at various spaces 17). Fig. 5. Panoramic view of patient. 751

(a) (b) Fig. 6. a-c. Root-abutment preparation & impression Tooth reduction(a), and rootabutment preparation and gingival retraction(b), impression post insertion for pick-up impression taking(c). (c) 1. 일차인상의채득과개인트레이의제작 무치악기간을줄이기위하여즉시의치의개념으로의치를제작하였다. 먼저, 발치창의연조직이치유된후 impression compound 와알지네이트를이용하여일차인상을채득하고개별트레이를제작하였다. 2. 지대치의형성과 keeper 의부착 본증례에서사용한 Magfit 600(GC, JAPAN) 은전치부에서는 4.5mm, 구치부에서는 5.0mm 가량의수직고경이필요하며 600gm 의유지력을가진다. 이장치의 keeper 는 coping 형성시인레이합금에 casting-on 하는방법으로만들어줄수있다. 근관치료후치관을치은연보다 3mm 정도상방에서자르고근관형성을하였다. Coping 을위한지대치삭제후에근관내에인상용포스트 (Parapost- Whaledent) 를위치시키고고무인상재로인상을채 Fig. 7. Cast-on keeper element placed in wax-pattern of coping. 득하였다 (Fig. 6). 여기에서형성된기공용모형에주조용포스트를위치시키고 coping 을위한납형형성한다. 이때 stainless-steel keeper 를납형내에위치시키고 keeper 표면에왁스를 0.5mm 수평으로연장한다 (Fig. 7). 이는연마시제거된다. 납형을매몰할때 keeper 표면에는계면활성제를바르 752

(a) (b) Fig. 8. Casting body of casting-on keeper(a), polished cast-on keeper on master cast(b). (a) (b) Fig. 9. Magnetic on keeper(a). Internal view of final impression(b). 지않아야주조시 keeper 표면위로금속이흘러들어가는것이방지된다. 주조압이나왁스소환시매몰재내에묻힌 keeper 의유지봉이 keeper 의변위를방지한다. 자석은 200 이상가열하면유지력이감소되지만 keeper 는그러한제한이없다. 그러나왁스소환시 keeper 를 800-1200 의온도에서 1-2 시간이상두면 stainless steel 내에있는 chromium 이 mold 내에있는 carbon 과결합하여 chromium carbide 를형성하여과립간파괴를유발함으로써합금의부식저항성이감소될수있다. 주조후연마한다 (Fig. 7) 유지봉은지대치에접착전또는후에떼어낸다 (Fig. 8). 3. 이차인상채득, 악간관계기록, 납의치의시적, 의치온성을통법에의해시행하였다. 기공작업중에자석을의치에부착하는경우, 의치온성시의치상레진의변형으로자석과 keeper 사이에틈이생길수있으며이것은유지력을상당히감소시키므로본증례에서는의치를먼저제작한후환자의구강내에서직접자석유지장치를의치에붙여주었다. 의치상내에자석구조체의공간을확보하기위하여자석구조체보다 2mm 정도크며형태가같은석고 dummy 를주모형상의지대치위에부착시키고의치를완성해준다. 석고 dummy 가없는경우는이차인상채득시 keeper 위에자석을위치시킨후인상채득하고, 인상체내에서자석을제거하고석고를주입하여모형을만들 753

어준다 (Fig. 9). 4. 의치의장착과자석유지장치의부착 Fig. 10. Checking the inner surface of denture for magnet space with Fit-Checker. 자석유지장치를의치상내면에부착하기전에의치를환자에게장착시키고 1-2 주간사용하게하면서압점을야기하는의치상부위를조절해주었다. 이렇게의치를 3 주 -2 개월정도사용하여점막이 settle-down 된후 magnet 을의치에붙여주면교합압을점막과지대치에효과적으로분산시킬수있오유리하며, 이기간동안 sore spot 등을조절할수있다. 또한의치사용후자석유지장치를삽입하여 (a) (b) Fig. 11. After placing the magnet on keeper exactly, denture bearing fluid autopolymerizing resin were inserted(a). The excess resin escapes through the lingual hole of denture(b). Fig. 12. Magnet-containing mandibular overdenture, tissue surface. Fig. 13. The finished denture in the mouth 754

유지력을증가시켜주면환자에게자석유지장치로인한유지효과를인식시킬수있다. 자석유지장치를의치내면에부착시켜주기위해먼저 Fitchecker(GC. Japan) 로의치내면의적합도와자석이들어갈공간을확인하고자석의공간에연마면쪽으로레진의탈출구를뚫어주었다 (Fig. 10). 원하지않는부위로레진이흘러들어가붙지않도록분리제를주변의치상표면에도포하였다. 의치에접착되는자석유지장치의표면은 50um 산화알루미늄입자로 sandblasting한후, metal primer를적용하고구강내의 keeper위에정확하게위치시켰다. 자석을접착할때사용하는레진 (Dyna magnet bond) 을소량혼합하여의치상에마련된공간에적당량을적용하였다. 적당한양은구강내에의치를위치시켰을때연마면으로여분의재료가볼록하게빠져나오는정도이다 (Fig. 11). 레진의양이너무많으면의치가완전히안착되지못할수있으며레진의수축으로인해자석과 keeper사이에틈이생길수도있다. 구강내에의치를장착시킨후레진이경화될때까지환자에게중심위로가볍게교합시켰다. 레진이경화된후연마하고장착시켜주었다 (Fig 12, 13). 본증례는발치후즉시의치를제작하여준증례였으므로이후주기적인재이장을시행하였다. VI. 요 Magnet 는수십년전에는치과영역에간혹사용되어왔다. 그러나 rare earth magnet 의개발이후로총의치나국소의치의유지와안정, 심미성을위해많이사용되고있다. 자석유지장치의장점은단순하며, 의치의변위시자동적재안착이쉽고, 잔존치근에측방압을적게가하는점, 장치의재조정이필요없다는점, 다른유지장치에비해상대적으로저렴한점등이있다. 임상에적용시특별한술식이필요치않으며치주적으로지지상태가충분치못한치근이라하더라도의치의지지와안정에사용할수있어임상에널리적용할수있을것으로보인다. 약 참고문헌 1. Labaig C, Marco R, Fons A, Edward JS. Biodynamics of attachments used in oerdentures :Experimental analysis with photoelasticity. Quintessence Int 1997;28:183-190 2. Freedman H. Magnets to stabilize dentures. J Am Dent Assoc 1953;47:288 3. Behrman SJ. The implantation of magnets in the jaw to aid denture retention. J Prosthet Dent 1960;10:807 4. Toto PDW, Choukas NC, Sanders DD. Reaction of bone and mucosa to implanted magnets J Dent Res 1962;41:1438 5. Becker JJ. Permanent magnets Sci Am 1970;223:92 6. Cerney R. Magnetdontics. The use of magnetic forces in dentistry. Aust Dent J 1978;23:392 7. Tsutsui H, Kiarchi Y, Sasaki H et al. Studies on the Sm-Co magnets as a dental material J Dent Res 1979 ; 58:1597 8. Cerney R. The biologic effects of implanted magnetic fields. Aust Dent J 1980;25:264 9. Christensen HE. American Dentistry of Toxi effects of Toxic substances. U.S Departments of Health, Educational Welfare. 1976 10. Gillings BRD, Cermy R. Intraradicular anchorage of overaly dentures using coblat rare earth magnets. Aust Soc Prosth BIll 1977;7:27 11. Drago CJ. Tarnish and corrosion with the use of intraoral magnets. J Prosthet Dent 1991;66:36-40 12. Vrijhoef MMA, Mezger JM, Zel Greener EH. Corrosion of Ferromangetic alloys used for magnetic retention of overdenture. J Dent Res 1987;66:1456-1459 13. Highton R, Caputo AA, Pezzoli M, Matyas J. Retentive characteristics of different magnetic systems for dental applications. J Prosthet Dent 1986;56:328-35 14. Akaltan F, Can G. Retentive characteristics of different dental magnetic system. J Prosthet 755

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ABSTRACT MAGNETIC OVERDENTURE Jung-Won Hwang, Sang-Wan Shin Department of Prosthodontics, Korea University Guro Hospital The stability and retention of mandibular complete denture have been a continuing problem for dentists and patients. Magnets have been investigated or used in clinical dentistry as retentive aids. The obvious advantages are that these attachments do not need spacial equipments or require frequent adjustment of replacement with use, and they likely transmit less lateral forces to the abutment. This articles discusses the scientific background and clinical application of high potency magnetic alloys in overdenture Key word : Magnet, Overdenture 757