• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.121-121
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• 2016

치아는 인체중에서도 혹한 환경에서 부분으로 높은 하중과 타액과 같은 강 부식성 매체로 그 환경이 상상을 초월한다. 즉 반복적으로 가해지는 하중(응력)과 침식을 유발하는 타액과 음식물 등이다. 따라서 치아가 쉽게 파괴되거나 썩는 현상이 나타나게 된다. 이렇게 사용되다가 치아의 역할을 다하게 되면 인공치아를 사용하게 되는데 그 재료가 바로 타이타늄(Ti)이다. 생체매식재로 사용되는 Ti는 반응성이 높아 산소와 쉽게 결합하여 표면에 TiO, $TiO_2$, 및 $Ti_2O_3$와 같은 산화피막을 표면에 형성함으로써 뛰어난 부식저항성과 생체적합성을 가지며 생체에 독성이 없고 탄성계수가 골과 비슷하여 골과 임플란트 경계면에서 응력분산에 유리한 성질 등 물리적, 기계적 성질이 뛰어나 외과용 임플란트 재료로 가장 좋은 재료이다. 금속 임플란트의 생체적합도는 임플란트 재료 자체보다는 생체 내 산화막이 화학적으로 불안정할 때 부식이 발생하게 되고 그 결과 금속이온이 주위로 유리되어 조직반응을 일으키므로 금속의 표면을 덮고 있는 산화막에 의해 좌우된다. Ti는 생체불활성재료로서 매식재료로 사용할 경우 뼈와 잘 융합되는 골유착을 나타내나 골과 화학적결합은 하지 않고 골형성을 적극적으로 유도하지 못함으로 환자의 치유기간이 길어지게 된다. 이러한 이유로 골조직내 임플란트의 접합을 개선하기위한 연구가 이루어져 골과의 결합을 높이기 위해 골유착을 일으키는 Ti에 골성장을 유도하는 뼈성분인 하이드록시 아파타이트(HA)라는 물질을 플라즈마 코팅법을 사용하던가 아니면 Hanks' solution내에서 침적 후 HA도금을 하는 방법 등으로 처리하고 있다. 그러나 플라즈마 코팅법은 고온에서 처리를 행하고 Hanks' solution내에 침적할 경우 Ti표면에 밀착도가 저하되거나 합금의 상변화 등으로 인하여 표면처리 과정 중에서 내식성이 크게 감소될 수 있다. 이러한 여러 가지 코팅법을 통하여 골 유착을 증진시키기 위한 연구는 계속되고 있지만 임상적으로 사용 후 문제가 단시일에 발생되는 것도 아니고 수년이 지나야 나타나게 된다. 이러한 방법으로 코팅을 하게 되면 골과 잘 유착이 되어 자연차아와 같은 기능을 하게 된다. 따라서 이러한 문제를 최소화하는 방법이 나노구조를 표면에 형성시켜 골유착을 쉽게 함으로써 이를 개선할 수 있을 것으로 생각되어 본 강의에서는 임플란트의 문제와 사용되는 재료에 대하여 고찰하여 자연치아를 대체 할 수 있는지 알아보았다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.20.1-20.1
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• 2011

타이타늄의 내부식 특성은 분해하기 어려운 산화물의 보호피막을 형성 함으로서 무독성의 생체친화적 성질을 가지고 있어 심장밸브, 인공 뼈 등 신체 조직의 이식에 사용될 만큼 인체에 무해한 금속으로 의료용으로 많이 응용되고 있다. 본 강연에서는 생체재료로써 의료용 타이타늄의 적용현황을 소개하고, 이를 통해 타이타늄의 가치를 다시 한번 재고하고자 한다. 타이타늄 임플란트에서 그 표면과 골사이의 골유착(osseointegration)은 성공적인 임상결과를 얻기 위한 중요한 요소 중의 하나이다. 1960년대에는 기계가공 된 매끈한 형태의 타이타늄 표면을 시작으로 골유착을 얻고자 하였다. 이러한 시도를 통해 임플란트가 점차 대중화 되면서 1980년대 부터 타이타늄 표면과 골과의 유착을 조기에 실현하고, 골유착 강도를 강화하기 위해 다양한 표면기술이 개발 되기 시작하였다. 크게는 1. 표면적 증대 기술, 2. 화학적 방식을 통한 표면기술, 3. 생체활성 유도형 표면기술, 4. 서방출 등을 응용한 골유도 및 활성 조절형 표면기술 등이 개발되어 제품화 되거나 그 연구가 진행 중에 있다. 다양한 표면기술에 대한 흐름을 이해하고 이에 대한 장, 단점을 이해함으로써 앞으로 기술적으로 극복해 나가야 할 과제를 제시하고자 한다. 또한 다양한 표면기술에 대한 유효성과 그에 대한 중, 장기 안전성에 대한 중요성을 이해하고 이를 평가하기 위한 여러 가지 절차와 방법 소개를 통해 신뢰성 있는 연구개발이 될 수 있기 바란다.

• Applied Microscopy
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• 제34권4호
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• pp.277-283
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• 2004

본 연구는 토끼의 경골에 선반가공 임플란트를 식립한 후 1, 4, 8, 12주가 경과한 다음 적출하여 골조직이 임플란트에 접촉되는 과정의 미세구조적 특성을 연구하였다. 임플란트 매식 후 임플란트에 대한 골조직의 유착을 방해하는 섬유성 결합조직의 형성은 일어나지 않았다. 4주가 경과된 조직표본의 골과 임플란트가 직접 접촉하는 부위에서 골모세포가 활성화되어 골조직과 임플란트의 직접적인 유착이 일어나기 시작하였다. 임플란트와 접하는 부위의 조직에는 가골이 형성되었고 이어서 교원섬유와 무기질이 침착되면서 광화가 진행되었다. 8주 경과된 조직에서 활성화된 골모세포는 임플란트의 접촉면에 골기질을 합성하여 골과 임플란트의 유착이 진행되었다. 이 시기에 골모세포는 골기질에 둘러싸였고, 골기질은 여러 방향으로 종주하는 교원섬유를 가지고 있었다. 12주가 경과된 조직표본에서 새롭게 형성되어 광화된 골조직과 임플란트는 두께가 약 $1{\sim}1.5{\mu}m$인 무정형의 전자밀도가 높은 물질층에 의해서 분리되어 있었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제51권2호
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• pp.82-89
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• 2013

연구 목적: 본 연구는 양극산화 임플란트에 골형성단백질과 혈관내피세포성장인자를 코팅한 임플란트를 토끼의 경골에 식립하여 골과 임플란트 계면의 골유착 향상의 가능성을 평가하고자 시행하였다. 연구 재료 및 방법: 6마리의 토끼 양측 경골에 코팅을 하지 않은 양극 산화 임플란트(대조군)와 골형성단백질과 혈관내피세포성장인자를 코팅한 임플란트(실험군)을 각각 한쪽에 2개씩 식립하였다, 토끼는 2주, 8주에 각각 3마리씩 희생하였고 전체 식립된 임플란트는 24개이었다. 각 시기별, 그룹별 임플란트 수는 각각 6개씩이었다. 임플란트안정지수(resonance frequency analysis (RFA)), 회전 제거력(Removable torque measurement (RTQ))을 희생 시기에 측정하였다. 독립표본 t-test (SPSS Ver. 15.0, Chicago, USA)을 이용하여 2주, 8주에서 대조군과 실험군의 차이를 비교 분석하고, 유의수준95%에서 통계적으로 검정하였다. 결과:대조군과 실험군 모두 8주에서 우수한 골유착을 보였다. 특히 실험군에서 8주에 ISQ, RTQ 값 모두 대조군과 비교하여 우수한 값을 나타내었다 (P<.05). 하지만 2주에서는 두군 사이에 통계적 유의성을 보이지 않았다(P>.05). 결론: 골형성 단백질과 혈관내피세포성장인자를 임플란트 표면에 코팅하여 식립하는 것은 치유의 후반기에 골유착을 증대하는 것으로 사료된다.

• 대한치과보철학회지
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• 제59권3호
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• pp.314-318
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• 2021

미만성 경화성 골수염(diffuse sclerosing osteomyelitis, DSO) 환자에서 임플란트를 사용하여 손실된 치아의 회복에 대한 보고는 거의 없다. DSO 환자는 임플란트의 골유착에 불리한 골질을 지니고 있기 때문에 임플란트를 식립할 때, 외과적 외상, 감염 관리 및 연장된 치유 기간과 같은 추가적인 고려사항이 필수적이다. 본 증례는 DSO 환자에서 임플란트 골유착의 실패와 성공에 관한 보고이다.

• 대한치과보철학회:학술대회논문집
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• 대한치과보철학회 1995년도 추계학술대회
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• pp.23-23
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• 1995

• 대한치과보철학회지
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• 제48권3호
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• pp.209-214
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• 2010

연구 목적: 본 연구의 목적은 골 유착된 임플란트에 인위적 비틀림을 가한 후 골 유착이 다시 일어나는지, 혹은 일어나지 않는지, 일어난다면 이전의 골유착보다 강화되는지, 약화되는지에 대해 알아보기 위함이다. 연구 재료 및 방법:상업적으로 순수한 티타늄 (commercial pure titanium 99%)으로 직경 3.75 mm, 길이 4 mm의 표면처리 없는 실험용 임플란트를 제작하였다. 3.0 kg이상의 뉴질랜드산 흰색 암컷 토끼 7마리의 좌우 경골에 제작한 임플란트를 2개씩 식립 후, 6주의 골유착 유도 기간 부여 후 비틀림 제거력을 측정한 경우를 I군으로, 다시 임플란트 고정체를 재위치시키고 봉합하여 4주간의 치유기간을 더 두고 측정한 경우를 II군으로 분류하였다. 광학현미경을 이용한 조직 형태학적 분석을 위하여, 1차 비틀림 제거력 측정 직후 1마리의 토끼를 희생시키고, 2차 비틀림 제거력 측정 직후 2마리의 토끼를 희생시켜 각각 4개, 7개의 시편을 제작하여, 광학현미경 (${\times}20$) 분석에서 골-임플란트 접촉 (Bone-Implant contact, BIC, %)비율과 치밀골 부위에 위치하는 임플란트의 나사산 수를 측정하여 CBa (Bone area in the cortical passage)비율을 측정하였다. 비틀림 제거력과 BIC및 CBa비율에서의 I군과 II군의 통계적 유의성 ($\alpha$=.05)을 평가하였다. 결과: 비틀림 제거력 측정에서 I군은 $10.8{\pm}3.6$ NCm로 측정되었으며, II군은 $20.2{\pm}9.7$ NCm로 측정되었으며, I군보다II군의 비틀림 제거력이 평균 98.1% 증가되었다 (P<.05). 조직 형태학적 분석에서 BIC와 CBa 비율은 I군과 II군 사이에 통계적 유의성을 나타내지 않았고 (P>.05), RT/BIC와 RT/CBa 값은 I군과 II군 사이에 통계적 유의성을 나타냈다 (P<.05). 결론: 임플란트 고정체에 의원성 비틀림 동요가 발생한 경우에 초기 골유착을 얻기 위해 필요로 했던 치유기간보다 짧은 기간 내에 이전보다 견고한 골유착을 얻을 수 있을 것으로 생각된다.

• 대한치과보철학회:학술대회논문집
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• 대한치과보철학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.81-81
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• 2004

• 구강회복응용과학지
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• 제24권4호
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• pp.337-349
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• 2008

최적의 골유착을 얻기 위하여 임플란트 디자인의 개선과 다양한 표면처리 방법이 개발되어 왔는데, 특히 최근 알칼리 에칭과 이온 주입법, 양극산화법 등 생화학적인 골유착을 유도할 수 있는 표면개질 방법이 관심의 대상이 되고 있다. 이러한 방법 중 마그네슘 이온을 함유한 전해액속에서 양극산화피막처리한 임플란트(마그네슘 임플란트)를 이용하여 조기 하중의 가능성이 제시된 바 있다. 그러나 마그네슘 임플란트의 경우 장기간의 기능적 하중을 가한 경우에 대한 연구가 부족한 상태이므로, 이에 본 연구에서는 비글견을 이용한 동물실험을 통해 지연하중을 가한 마그네슘 임플란트의 방사선적, 임상 안정성 검사 및 조직형태학적 분석을 시행하여 화학적 표면개질 임플란트의 골조직 반응을 기계가공 임플란트와 비교 평가하고자 하였다. 발치 후 3개월의 치유과정을 가진 비글 성견 6마리의 하악에 좌우 3개씩 실험용으로 제작된 직경 3.75 mm, 길이 10.0 mm의 나사 형태 임플란트 36개를 보편적인 임플란트 시술시 이용하는 식립법을 이용하여 식립하였다. 18개의 대조군은 기계가공만 한 상태였고, 실험군은 마그네슘을 함유한 전해액에서 양극산화 피막처리하였다. 식립 후 3개월 동안의 치유기간 후 이차수술을 실시하였으며, 연결고정하지 않고 단일치 금관수복으로 보철물을 장착하여 하중을 가하였다. 3개월 동안 하중을 가한 후에 희생시켜 비탈회 연마 표본을 제작하여 조직형태 계측학적 분석을 시행하였다. 임플란트 식립시, 이차 수술시, 하중을 가한 1개월, 3개월 후에 변연골 흡수를 평가하기 위해 방사선학적 검사를 실시하였고, 골계면 사이에서의 안정성을 평가하기 위해 공진주파수 수치를 측정하였다. Mann-Whitney U test와 repeated measured ANOVA를 이용하여 95 퍼센트 유의수준으로 통계적 유의성을 확인하였다. 총 36개의 임플란트 중 8개에서 일차 수술 후 골유착의 실패가 나타났으며, 1개는 3개월의 부하 후에 실패 양상이 나타났다. 공진주파수분석결과, 마그네슘 임플란트군은 대조군과는 달리 공진주파수 수치가 증가하다가 다소 감소하는 양상을 보였으며, 하중을 가한 3개월 후에는 두 군의 수치가 비슷하였다. 방사선 사진 분석 결과 두 군 모두 시간에 따른 변연골 흡수량이 증가하였으며, 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 조직형태학적인 분석 결과 마그네슘-임플란트가 대조군에 비해 더 높은 수치의 골임플란트 계면접촉율을 보여 주었으나, 나사산내 골면적은 더 낮았다. 그러나 두 군 모두에서 통계적 유의성은 없었다. 이상의 결과에서 지연 하중을 가하는 경우에 있어서 골유착에 대한 마그네슘-임플란트의 효과는 기계가공된 임플란트와 유사하였다. 조기 하중시 더 빠르고 강한 골반응을 보여주던 이전 연구와 종합하여 볼 때, 마그네슘 임플란트는 즉시 또는 조기 하중 가능성을 증진시켜 주며, 지연 하중에서는 생체 적합성이 우수한 타이타늄과 유사한 골유착 정도를 보이는 것으로 사료된다. 그러나 임상적으로 화학적 표면개질 방법의 유용성을 판단하기 위해 다양하고 장기적인 임상 연구가 필요하리라 사료된다.

• 대한치과보철학회지
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• 제48권4호
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• pp.308-314
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• 2010

연구 목적: 본 연구의 목적은 골 유착된 임플란트에 인위적 비틀림을 가하여 골 유착을 파괴시킨 뒤 시간 경과에 따른 골 재유착력의 변화와 임플란트와 골과의 계면에서의 골 반응을 조직형태학적으로 분석하는 것이다. 연구 재료 및 방법: 표면처리 하지 않은 실험용 임플란트 (cp titanium, ${\phi}3.75\;mm{\times}4\;mm$)를 제작하였다. 3.5 kg이상의 뉴질랜드산 흰색 암컷 토끼 12마리의 좌우 경골에 제작한 임플란트를 2 - 3개씩 식립한 후, 6주의 골유착 유도한 기간을 부여한 후 비틀림 제거력을 측정하여 1차 측정치로 기록한 다음, 골 재유착을 얻기 위하여 다시 침하시켰다. 시간 경과에 따른 골유착의 변화를 살펴보기 위해 각각 4일 (I군), 1주 (II군), 2주 (III군), 3주 (IV군), 4주 (V군), 및 5주 (VI군)의 치유기간 후에 2차 비틀림 제거력을 측정하였다. 형광 조사 하에서 골 재형성여부를 검사하기 위해서 각군의 토끼에게 테트라사이클린 15 mg/kg을 근육 주사하였다. 2차 비틀림 제거력을 측정한 후 토끼를 희생시키고 각 실험군당 2 - 3개씩 총 16개를 제작하였다. 광학 현미경을 이용하여 형광 조사 하에서 골재형성여부를 관찰하였다. 측정된 각 실험군의 1차 비틀림 제거력과 2차 비틀림 제거력의 증감율의 평균을 구하였다. 그리고 각 실험군에서 그리고 실험군간에서 2차 비틀림 제거력이 1차 비틀림 제거력에 대하여 유의한 변화가 있는지 알아보기 위하여 paired t-test, one-way ANOVA, 그리고 DUNCAN 다중비교법으로 통계처리하였다. 결과: 실험 I군과 II군에서는 2차 비틀림 제거력이 감소하였으며 특히 실험 I군은 유의성 있게 감소하였다. 실험 III, IV, V, 그리고 VI군에서는 2차 비틀림 제거력이 유의성있게 증가하였다. 실험군 간 차이 비교에서, 실험 I, II군과 실험 III, IV, V, VI군 사이에 유의성있는 차이를 보였다. 형광 조사 검사에서 1주째 시편부터는 임플란트와 골과의 계면 부위에서 형광띠로 나타나는 광물화가 시작되는 부분이 관찰되었으며, 2주째 시편 이후부터는 더욱 분명하게 골생성이 이루어짐을 볼 수 있었다. 결론: 임플란트에 의원성 동요가 발생된 후 힘을 가하지 않은 상태로 일정시간 유지하게 되면 임플란트와 골 사이 계면에 다시 골유착이 발생되며 토끼의 경골에서는 높은 골유착력을 2주 만에 얻을 수 있었다는 것을 알 수 있었다.