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Vol. 33 No. 3, December 2014 칼슘포스페이트이중코팅이종골 (InduCera ) 을이용한골이식술 : 증례보고 김영균 분당서울대학교병원치과구강악안면외과 Bone graft using calcium phosphate dual-coating xenograft material (InduCera ): case reports Young-Kyun Kim Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Section of Dentistry, Seoul National University Bundang Hospital, Seongnam, Korea These case reports were performed to evaluate the short-term clinical outcome of the newly developed xenograft material. Implants were installed combined with guided bone regeneration (GBR) using calcium phosphate crystal double coating xenograft material in 5 patients. Favorable bony healing was observed within 1 to 2.5 months. There were no implant failures. This new graft material can be used for guided bone regeneration, however, long-term clinical evaluation and histologic study are necessary. (JOURNAL OF DENTAL IMPLANT RESEARCH 2014;33(3):67-72) Key Words: Bone graft, Calcium phosphate, Xenograft 서론 이종골은 1960년대에많이사용되다가자가면역질환을유발하는문제점때문에퇴조되었다가 1990년대부터단백질을제거하는처리기술이발달하면서다시등장하였다. 이종골의대표적인제품은 anorganic bovine bone인 Bio- Oss (Geistlich Pharma AG, Wolhausen, Switzerland) 이다. 이재료는칼슘이온이제거된 carbonate apatite로구성되어있으며다중위생처리된소뼈를이용하여제조되었고오래전부터전세계적으로가장많이사용되고있다 1). Valdre 등은칼슘과인의비율, 표면적, 결정의크기, 다공성등의특성들을탈회동결건조동종골, 합성골인수산화인회석과비교했을때 Bio-Oss가인간의해면골과가장유사하다고보고하였다. Bio-Oss는빈공간을가진가교성구조 (interconnecting system) 를가졌기때문에골전구세포들과신생혈관이수용부로부터이식재사이로잘침투해들어오면서국소적인골형성이우수하다고알려져있다 2). 한편국내오스코텍사에서는한우송아지의해면골을이용하여 제조한 BBP R (Osscotec, Cheonan, Korea) 를출시하였고 BBP R 에 calcium-phosphate (CaP) nano crystal을박막코팅한새로운개념의표면개질형이종골이식재 Biocera R (Osscotec, Cheonan, Korea) 를개발하여국내에서많이사용된바있다. Biocera R 는코팅한 CaP가음전하를띠기때문에체액내의성장인자들을끌어들이고, 이성장인자들은간엽세포를조골세포로분화및증식시켜신생골형성을유도한다. 즉간접적인골유도효과가있어골의재생력이더욱뛰어나다고제조사측에서는주장하고있다 1). 오스코텍사는 2011년호주산소뼈를주원료로한 InduCera R (Osscotec, Cheonan, Korea) 를출시하였으며미국, 유럽, 일본, 중국등해외특허를취득한기술과함께국산신기술 (KT) 인증을받은 Ca-P 크리스탈코팅기술을적용해골재생능력을더욱증진시켰다. 특히 1차코팅과열처리과정을거친후다시한번 2차코팅하는이중코팅방식을적용한점이가장큰특징이다. 저자는 InduCera R 를이용하여임플란트주변의소규모결손부에골이식을시행하여좋은결과를얻은증례들을문헌고찰과함께보고하고자한다. Received December 12, 2014, Revised December 20, 2014, Accepted December 25, 2014. cc This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creative commons.org/ licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 교신저자 : 김영균, 463-707, 경기도성남시분당구구미동 300, 분당서울대학교병원치과구강악안면외과 Correspondence to: Young-Kyun Kim,Young-Kyun Kim, Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Section of Dentistry, Seoul National University Bundang Hospital, 300, Gumi-dong, Bundang-gu, Seongnam 463-707, Korea. Tel: +82-31-787-7541, Fax: +82-31-787-4068, E-mail: kyk0505@snubh.org JOURNAL OF DENTAL IMPLANT RESEARCH www.kaidimplant.or.kr

68 김영균 : 칼슘포스페이트이중코팅이종골 (InduCera ) 을이용한골이식술 : 증례보고 증례보고 1. 증례 1. 우측하악제1, 2대구치임플란트식립과골이식증례 (Fig. 1-9) 55세남자환자가상하악양측구치부소실부위에대한보철치료를위해내원하였다. 심혈관질환으로혈전용해제를지속적으로복용하고있었으나혈액응고검사에서는정상소견을보였다. 상악구치부는잔존골량이부족하여상악동골이식과임플란트식립이필요하였으나환자가침습적인수술을거부하여국소의치를장착하기로하였고하악좌측제2대구치부위임플란트식립은보류하였다. 따라서하악우측제1, 2대구치부위에만 2개의임플란트를식립하기로결정하였다. 2011년 4월 11일국소마취하에서임플란트를식립하기위해피판을거상한결과발치창 (6개월전발치 ) 의치유가불완전한소견이관찰되었다. 드릴링을시행한후 2개의임플란트 (Osstem TS III SA, #46:4.5D/10L, #47:5D/10L) 를식립하였다. 임플란트주변결손부를탐침기로측정한결과 #46 부위에서는근심수직결손 6 mm, 근심수평결손 3 mm, 원심수직결손 3 mm, 원심수평결손 3 mm, 협측수직결손 2 mm였고 #47 부위에서는근심수평결손 1 mm, 근심수직결손 2 mm, 원심수평결손 3 mm, 원심수직결손 5 mm, 협측수직결손 1 mm였다. Osstell Mentor device (Integration Diagnostics AB, Göteberg, Sweden) 로측정한초기고정값은 #46: 70, #47: 77 ISQ 였다. 골결손부에 InduCera 를이식한후흡수성콜라겐막 (CollaGuide: RIEMSET Inc., NC, USA) 을피개하고창상을일차봉합하였다. 2개월후이차수술을시행하여임플란트를노출시켰다. 골결손부치유는비교적양호하였으 Fig. 3. Implants were installed. Peri-implant defects are observed. Fig. 1. Initial panoramic radiograph. Fig. 4. InduCera R was grafted. Fig. 2. Mucoperiosteal flap was elevated. The healing of the extraction sockets was incomplete. Fig. 5. Resorbable collagen membrane (CollaGuide R ) was covered and primary wound closure was performed.

Kim YK: Calcium phosphate dual-coating xenograft 69 Fig. 6. Periapical radiograph 2 weeks after implant placement. Fig. 9. Periapical radiograph 12 months after final prosthetic delivery. Fig. 7. Second surgery was performed 2 months after implant placement. Favorable healing of peri-implant bone defect was obtained. Fig. 10. Mucoperiosteal flap was elevated. The healing of extraction socket was incomplete. Implant (Dentium Superline. 5D/8L) was installed. 이차고정값은 #46: 78 ISQ, #47: 80 ISQ였다. 2011년 7월 19일상부보철물이장착되었고 2011년 8월 12일상악국소의치가장착된후정기적인유지관리를받고있다. Fig. 8. Periapical radiograph after second surgery. 며이차수술시임플란트주위골결손량은 #46 부위에서협측수직결손 1 mm, #47 부위에서협측수직결손 1 mm가관찰되었다. 2. 증례 2. 하악우측제2대구치부위임플란트식립 41세여자환자가하악우측제2대구치협측치은종창및유동성을주소로내원하였다. 저작시통증과협측누공이존재하고있었으며발치후임플란트지연식립을계획하였다. 2011년 1월 3일발치후소파술을시행한후자연치유를유도하였다. 3개월후임플란트식립을위해피판을거상한결과발치창의치유는불완전하였으며결손부가일부남아있었다. 임플란트 (Dentium Superline, 5D/ 8L) 를식립후주변골결손부 ( 원심측수직 2 mm, 수평 3 mm, 협측수직골열개 1 mm) 에 InduCera R 를이식하였으며차단막은사용하지않았다.(Fig. 10, 11) 오스텔멘토로측정한초기고정값은 59 ISQ였다. 1개월후이차수술을통해임프란틀노출시켰으며골결손부는비교적양호한골치유소견을보였고임플란트이차고정

70 김영균 : 칼슘포스페이트이중코팅이종골 (InduCera ) 을이용한골이식술 : 증례보고 Fig. 11. IncuCera R was grafted around the peri-implant defect. Membrane was not used. Fig. 12. Second surgery was performed 1 month after implant placement. Favorable bone healing is shown. Table 1. Case summary I Case Age Sex Area Type of implant Diameter (mm) Length (mm) Other BG Membrane 1 55 F 14 TS III HA 4, 4 11.5 Titanium shield 15 11.5 2 57 M 46 TS III BioSA 5 11.5 ICB Ossix 3 43 F 47 Superline 5 8 No 4 63 F 46 Superline 4.5 8 No 5 57 M 46 47 TS III SA 4.5 10 Collagide BG: bone graft material. Table 2. Case summary II Case Primary stability Secondary stability Healing period (months) Complication 1 84 70 2.5 Swelling, wound dehiscence 55 61 2 72 78 2 3 59 67 1 4 78 80 1.5 5 70 77 78 80 2 값은 67 ISQ였다.(Fig. 12) 2011년 5월 17일최종보철물이장착되었고정기적인유지관리를받고있다. 2011년 2월부터 4월사이에임플란트를식립하면서주변결손부에 InduCera R 를이용하여골이식술을시행한 5명의환자들을조사하였다. 환자들의나이는 43세부터 63세까지로평균 52세였다. 남자가 2명여자가 3명이었다. 2명의환자가전신질환 ( 고혈압, 당뇨, 심혈관질환 ) 을보유하였으나내과적으로잘조절되었다. 총 7개의임플란트가식립되었고 3명의환자에서차단막 (titanium shield, Ossix, CollaGuide) 이사용되었다. 1명의환자에서는동종골 (Irradiated mineralized allogeneic cancellous bone : Rocky Mountain Tissue Bank, Colorado, USA) 을혼합하여사용하였다. 1 2.5개월의치유기간을거친후보철치료가완료되었으 며단기간의관찰기간동안실패한임플란트는없었다 (Table 1, 2). 고찰 모든이종골및합성골은기본적으로골전도성치유를보이는재료이다. 그러나처리방법에따라골전도성치유능력에차이가있는것은분명하다. 결정도가높고입자크기가클경우에는체내에서생분해가거의불가능하고골전도능력이매우낮으며파골세포에의해분해될수없다. 저결정성탄소아파타이트 (low crystalline carbonic apatite) 일경우가장우수한골전도효과를보인다 3,4). 골조직에존재하는아파타이트는세라믹 / 고분자나노복합체의형태를이루고있다. 사람의골조직에존재하는아파타이트는저결정성

Kim YK: Calcium phosphate dual-coating xenograft 71 이면서입자크기가수십나노미터수준이다. 대부분의합성골은높은온도에서소결과정을거치면서제작된수산화아파타이트이며고결정성이고소결과정중입자성장이발생하여골조직에존재하는아파타이트보다수십배더큰크기를갖게된다. 즉골전도성치유능력이저결정성이식재들에비해떨어질수밖에없다 3,5). Bio-Oss 는저온에서처리한제품으로서합성골들에비해저결정성을띠며골전도성치유능력이매우우수한것으로알려져있다. 다양한골이식재료의무기성분을분석한 Kim 등, Tadic & Epple의논문에서 Bio-Oss와합성골의피크위치가유사하지만 Bio-Oss의피크는합성골들의 XRD pattern에비해옆으로퍼져있는양상을보이고있다. 즉저결정성이며결정의크기 (domain) 가작다는것을의미한다 6,7). 본증례보고에서사용된 InduCera R 도저온에서처리한이종골이식재로서인체의골조직과유사한저결정구조를가지는것으로알려져있다. 시판되고있는다양한이종골이식재들은처리방법및결정구조에따라골전도성치유에많은차이가있을것으로예상되며임상의들은학술적개념에입각하여재료를선택해야할것이다. 그러나시판되는제품들의처리방법등에대해정확한정보를알수없는경우가많기때문에재료선택시신중을기해야할것으로생각된다. 소뼈를이용하여제작한이종골들은 2가지유형으로구분될수있다. 한가지는 Bio-Oss와같이유기성분을화학적으로제거한천연무항원성 (nonantigenic), 다공성 (porous), 무기질 (mineral matrix) 이고다른한가지는유기성분을물리적으로제거한소뼈유래수산화인회석등 (PepGen P-15, Dentsply, Lakewood, Co) 이있다. 최근에는유사제품으로 Nu-Oss R (ACE surgical supply co., MA, USA) 가개발되어시판되고있다. Bio-Oss와같은탈단백소뼈 (deproteinized bovine bone) 는 10년이상인체내수술부위에잔존하는것이확인되었으며그흡수의속도는시간이경과할수록더느려진다는보고가있다. 골이식재가잘흡수되지않는경우, 잔존하는이식재가오히려신생골의추가적인성장과숙주골과임플란트접촉을방해할수있다는문제점이제기된바있다 8,9). 한편 Bio-Oss와같은이종골은흡수여부에상관없이신생골형성을방해하지않는다는의견들이많이제시되었다. Bio-Oss는재생골내에서석회화된골조직공간이아닌골수연조직공간을차지하기때문에성장하는신생골을방해하지않는다. 또한잔존하는 Bio-Oss가골-임플란트접촉을전혀방해하지않는다는사실도입증되었다. 조직학적으로관찰하였을때이식된 Bio-Oss는임플란트표면과거의접촉하지않거나전혀접촉하지않았다. 그이유는 Bio-Oss가신생골에의해완전히둘러싸이는경우가많으며, 임플란트에바로인접한골은골개조 (remodeling) 가잘되기때문으로추정되었다. 실재로골-임플란트접촉률은 Bio-Oss 이식부와자가골이식부, 그리고골이식을하지않은부위에서차이가없었다 8,9). Rosenlicht와 Tarnow, Valentini 등, Scarano 등은이종골이식재가임플란트표면과직접유합되지는않지만이식후골개조과정 중에광질성분을증가시키면서골의성숙도를촉진시키고골-임플란트접촉을방해하지않는다고언급하였다 10-12). 소뼈를사용할경우광우병의위험성에대한걱정하는경우가많지만적절히처리된소뼈를치과영역에서사용할경우질환의전파위험성이거의없다고한다 13). 광우병전염을우려하여말뼈, 돼지뼈등을이용한이종골들이개발되었다. Orsini 등은돼지뼈유래생물질 (procine bone-derived biomaterial) 을이용한상악동골이식후재생된골조직의조직학적및초미세구조분석 (ultrastructural analysis) 을시행하였다. 그결과돼지뼈를이용한이종골은정상적인골재생과정을방해하지않음을확인하였고임플란트골유착과정을방해하지않을것이라고언급하였다 14). 국내에서다양한이종골이식재료들이수입되거나개발되어시판되었으며이들중엔국내시장에서공급이중단된제품들도있다. 소뼈유래이종골이식재는 Bio-Oss (Geistlich Pharma AG, Wolhausen, Switzerland), OCS-B (NIBEC, Jincheon, Korea), BBP (Oscotec, Cheonan, Korea), Biocera (Oscotec, Cheonan, Korea), XenoBT (Korea Tissue Bank, Seoul, Korea), Ti-Oss (Chiyewon, Guri, Gyungido), Nu-Oss (ACE Surgical Supply Co., Pearl Street Brockton, MA, USA), Endobon (Biomet 3i, FL, USA), 말뼈유래골이식재는 BIO-GEN (BIOTECK, Arcugnano, Italy), OCS-H (NIBEC, Jincheon, Korea), 돼지뼈유래골이식재는 Por-Oss (Osstem Implant Co., Seoul, Korea) 가있다. InduCera R 는저온열처리 (100 600도씨) 한소뼈아파타이트에 calcium phosphate crystals을이중코팅한제품으로서외층은 poorly crystalline apatite (PCA) 과 Octacalcium phosphate (OCP) 으로구성되어있고내층은 medium-crystalline apaites로구성되어있다. 즉외층은저결정성으로서단기간작용하면서 PDGF, TGF- 등의성장인자들을유도하고간엽세포를조골세포로분화시키고, 파골세포를활성화시킨다. 내층은중등도결정성을띠면서장기간작용하는데조골세포와결합하여지속적으로신생골을형성하도록한다. 높은다공구조를가짐으로써혈관형성과신생골관여성장인자부착에최적의환경을제공한다. InduCera R 이식재는생체이식후체액과섞이면서 Ca-P는 PO4 3-, HPO4 3-, CO3 2- 와같은음전하를띄게된다. 음전하를가진 Ca-P 결정은체액내의여러성장인자들을끌어들여미분화된간엽세포 (mesenchymal cells) 를조골세포 (osteoblasts) 로분화시키는역할을하게된다. 이렇게분화된조골세포는결손된뼈조직과이식재주위로신생골을형성하도록유도하게된다. 또한, 음전하를띠는 Ca-P 결정은세포와반응성이매우높아파골세포, 조골세포와잘결합할수있다. Ca-P 결정에부착해증식된파골세포가이식재를흡수시키고조골세포가신생골을형성하도록간접적으로유도하여정상적인골개조과정 (remodeling) 을진행시켜성숙골로전환되도록한다. 본연구에서는 5증례에서임플란트를식립하면서주변결손부에 InduCera R 를이식하였고 3증례에서는차단막을사용하였다. 임플

72 김영균 : 칼슘포스페이트이중코팅이종골 (InduCera ) 을이용한골이식술 : 증례보고 란트초기및이차안정성은모두우수하였고이차수술까지치유기간은 1 2.5개월정도에불과하였다. 한증례에서술후창상이벌어지면서골이식재의일부가노출되었으나양호한이차치유가이루어졌고짧은기간의관찰기간중에실패한임플란트는없었다. 짧은치유기간중에골치유정도를정확히평가하기위해서는조직학적연구등이필요할것으로생각되며향후다양한외과적술식이적용된증례들에대한장기관찰을통한임상연구가필요하다고사료된다. REFERENCES 1. Kim YK, Kim SG, Lee BG. Bone Graft and Implant. Vol 1. Bone biology and bone graft material. Seoul: Narae Pub Co., 2007. 2. Valdrè G, Mongiorgi R, Ferrieri P, Corvo G, Cattaneo V, Tartaro GP. Scanning electron microscopy (SEM) and microanalysis (EDS) applied to the study of biomaterials for dental use. Minerva Stomatol 1995;44:55-68. 3. Balasundaram G, Sato M, Webster TJ. Using hydroxyapatite nanoparticles and decreased crystallinity to promote osteoblast adhesion similar to functionalizing with RGD. Biomaterials 2006;27: 2798-805. 4. Glimcher MJ. Molecular biology of mineralized tissues with particular reference to bone. Rev Mod Phys 1959;31:359-93. 5. Lee SH. Low Crystalline hydroxyl carbonate apatite. J Korean Dental Assoc 2006;44:524-33. 6. Kim GW, Kim YK, Yeo IS, Kim SG, Um IW. Analysis of crystalline structure of autogenous tooth bone graft material: X-ray diffraction analysis. J Korean Assoc Oral Maxillofac Surg 2011; 37:225-8. 7. Tadic D, Epple M. A thorough physicochemical characterization of 14 calcium phosphate-based bone materials in comparison to natural bone. Biomaterials 2004;25:987-94. 8. Brunski JB. In vivo bone response to biomechanical loading at the bone-dental implant interface. Adv Dent Res 1999;13: 99-119. 9. McAllister BS, Margolin MD, Cogan AG, Buck D, Hollinger JO, Lynch SE. Eighteen-month radiographic and histologic evaluation of sinus grafting with anorganic bovine bone in the chimpanzee. Int J Oral Maxillofac Implants 1999;14:361-8. 10. Rosenlicht J, Tarnow DP. Human histologic evidence of functionally loaded hydroxyapatite-coated implants placed simultaneously with sinus augmentation: A case report 2 1/2 years post-treatment. Int J Oral Implantol 1999;25:7-10. 11. Valentini P, Abensur D, Densari D, Graziani JN, Hämmerle C. Histological evaluation of Bio-Oss in a 2-stage sinus floor elevation and implantation procedure. A human case report. Clin Oral Implants Res 1998;9:59-64. 12. Scarano A, Pecora G, Piattelli M, Piattelli A. Osseointegration in a sinus augmented with bovine porous bone mineral: Histological results in an implant retrieved 4 years after case insertion. A case report. J Periodontol 2004;75:1161-6. 13. Sogal A, Tofe AJ. Risk assessment of bovine spongiform encephalopathy transmission through bone graft material derived from bovine bone for dental applications. J Periodontol 1999; 70:1053-63. 14. Orsini G, Scarano A, Piattelli M, Piccirilli M, Caputi S, Piattelli A. Histologic and ultrastructural analysis of regenerated bone in maxillary sinus augmentation using a porcine bone-derived biomaterial. J Periodontol 2006;77:1984-90.