임플란트 요구조건
생물학적 적합성 (Biological Compatibility)
이상적인 임플란트 재료는 주변의 조직(골, 결합조직, 상피) 내에서 얼마나 적합한 생리학적 반응을 유발하느냐에 따라 좌우된다. 임플란트 재료와 이들 조직 간의 상호작용이 임플란트 표면의 부식이나 분해, 흡수 등에 따르는 이차적인 변화나 임플란트의 생물학적 불안정성을 야기하여서는 안된다.
기계적 적합성 (Mechanical Compatibility)
임플란트 중에서도 골내 임플란트는 해부학적으로 적절한 크기를 지녀야 함과 동시에 임플란트 수용부의 힘을 분산시킬 수 있는 충분한 기계적 강도를 지녀야 한다. 티타늄 및 티타늄 합금의 비중과 탄성계수는 다른 생체금속에 비해 절반 수준이며 기계적 강도는 높으면서 탄성계수는 고로가 가장 유사하므로 응력분산의 측면에서 가장 적합한 재료다.
기능적 적합성 (Functionally Compatibility)
임플란트는 구강의 위생은 물론 바람적인 임상적 심미성(esthetic sense)을 제공할 수 있어야 한다.
구조적 실용성 (Structural Practicality)
임플란트는 외과적, 보철학적으로 과도하게 복잡해서는 안된다. 또한 실패 시 제거, 소독이 쉬워야 하고 경제적으로도 적당한 가격이어야 한다.
금속학적 성질
티타늄은 다른 금속과 비교하여 상대적으로 가볍고, 합금이나 처리 과정에 의하여 성질을 강화할 수 있다. 부동태 피막(Passivation Layer)라고 불리는 이산화티타늄 산화막 (TiO2 산화막)에 의하여 높은 부식저항성과 생체적합성을 가지며, 선반과 같은 기계를 이용한 가공성이 용이하고 기계적인 특성도 좋아서 임플란트의 재료로서 적합하다.
생체적합성 Biocompatibility)
임플란트의 생체적합도는 임플란트 재질 자체가 아닌 그 표면을 덮고 있는 산화막에 의하여 좌우된다. 생체 내에서 산화막이 화학적으로 불안정하면 부식이 일어나 금속 이온이 주변으로 방출되어 조직반응을 일으키게 된다. 방출양은 금속의 부식저항성과 주변환경, 기계적 요소, 전기 화학적 반응, 임플란트 주변의 세포밀집도 등에 의해 영향을 받는다. 생체반응은 금속이 있는 주변의 조직 반응과 장기에 축적되어 나타난다.
내부식성
임플란트 재료의 부식저항성은 생체적합성, 수명, 기능성에 영향을 미친다. 부식(Corrosion)은 양극(+)에서 일어나는 산화작용에 의하여 전자의 손실로 일어난다. 계속되는 부식을 방지하기 위하여는 안정된 산화막의 형성이 필요한데 이를 부동태 피막 측이라고 한다. 티타늄은 산소와 친화력이 높기 때문에 주변에 산소가 조금이라도 존재하거나 물이 있으면 손상된 산화막은 즉시 재생된다.
전위-pH도(Pourbaix diagram)에서 생체내의 가장 안전한 산화물은 TiO2(이산화티타늄)인데, 이는 화학적으로 높은 이온화 전위(breakdown potential)를 가짐으로 작은 양의 금속 이온이 주변으로 방출되기도 하며, 물리적인 작용에 의하여 산화막이 파괴되어 금속이온이 주변으로 방출되기도 한다. 하지만 높은 생체적합성과 안정된 산화막 때문에 티타늄은 외과적 목적에 가장 합당한 재료로 여겨진다.
골유착/골융합 (Osseointegration)
골유착은 '골성의'를 의미하는 'osseous'와 '통합/일체화'를 의미하는 'integration'의 합성어이다. 이 용어는 1977년에 스웨덴의 교수였던 브레네막(Per-Ingvar Branemark)이 처음 사용한 것으로 '생활을 영위하는 골조직과 임플란트체가 광학현미경으로 봐야 할 정도로 미세하게 직접 접촉하고 지속적인 통합상태를 나타내는 한편 임플란트체에 가해진 힘이 직접적으로 뼈에 전달되는 상태'를 의미한다. 즉 결합조직의 개입 없이 골과 식립체(임플란트)가 직접 연결된 상태를 의미한다.
골유착의 조건
- 티타늄표면은 멸균상태여야 한다.
- 표면에 오염물질이 없어야 한다.
- 매식체가 들어갈 뼈는 최소한의 손상으로 그쳐야 한다.
- 뼈와 인공치근(Fixture) 간에 긴밀한 접촉이 일어나야 한다.
- 뼈와 인공치근 산화막 위에서 성장하여 일체가 되는 치유기간 동안 방해받지 않아야 한다.
임플란트 융합 (Implant Integration)
치과 임플란트의 단단한 골 고정 융합을 확실히 하기 위해서 1차 골절 회복과 유사한 과정이 일어난다. 티타늄체의 안정한 삽입(1차 고정) 결과, 어떠한 결체조직의 게재도 없는 국소적으로 변형된 골에 의한 단단한 삽입이 일어난다. 치은하 유착 체계를 위한 이 과정은 세 가지 연속된 단계로 나누어 볼 수 있다.
1. 창상 치유(Wound Healing)의 첫 번째 단계는 임플란트의 식립 후 2주에서 4주 사이에 일어난다. 주변 부위가 괴사 되지만 칼슘염이 괴사구역으로 침착되기 때문에 2차 안정성을 잃지 않는다.
2. 층판화 밀집화(Lamellar Densification)는 6주에서 18주 사이에 일어나는 데 괴사 물질은 파골세포에 의해서 제거됨과 동시에 조골세포 봉합선은 새로운 층판골을 형성한다.
3. 18주에서 54주 사이 세 번째 성숙화와 적응의 단계에서 1차 층판은 성숙된 골층판으로 발달하고 임플란트는 2차 안정을 얻고 부하에 견딜 수 있게 된다.
