임플란트에 주로 쓰이는 재질은 티타늄(Titanium). 이는 인체 내에서 거부 반응이 적고, 잘 부식되지 않으며 강도가 높으면서도 가공성이 좋아서 치아 임플란트뿐 아니라 척추고정 나사 등으로도 광범위하게 쓰인다.
티타늄은 금속 중에서 인체 적합성이 비교적 높은 편이나, 근본적으로 이물질(異物質)이기 때문에 100% 뼈와 결합시키기가 쉽지 않다. 티타늄 재질의 임플란트나 나사를 잇몸뼈나 척추뼈 안에 단단하게 자리 잡게 하는 게 의학계의 숙제다.
임플란트가 뼈에 붙는 비율 50~65%
하지만 이런 시도에도 불구, 임플란트의 골유착 비율은 최상을 100%으로 할 때 아직 50~65% 선에 머물고 있다. 다만, 잇몸뼈가 튼튼하면 이 정도의 골유착 비율만 달성돼도 치아 임플란트가 정상 기능을 수행할 수 있다.
잇몸뼈 부실한 경우엔 골유착 비율 더 중요
잇몸뼈의 구조나 두께는 아래 위 턱에 차이가 있다. 일반적으로 아래 턱은 뼈가 두껍고 튼튼한 편이나, 위 턱 광대뼈 아래에는 부비동이라는 빈 공간이 있어 뼈의 두께가 얇고 재질도 연한 편이다. 이 때문에 치아 부위별 임플란트 성공률에 차이가 있다.
연세대 치대 보철학교실 한동후 교수팀이 2010년 대한치과보철학회지에 발표한 논문에 따르면 지난 20년간 연세대 치과병원의 시술 부위별 임플란트 성공률은 아래턱 앞니가 가장 높고(99.3%), 그 다음이 아래턱 어금니(96.6%), 위턱 앞니(93.55%), 위턱 어금니(91.16%) 순이었다.
위턱 어금니 부위의 잇몸뼈의 두께가 얇고 뼈가 잘 소실되기 때문에 임플란트 성공률도 낮은 것이다. 이 부위의 잇몸뼈가 심하게 소실된 경우 뼈를 이식한 뒤에 임플란트를 심기도 한다. 이처럼 잇몸뼈가 상대적으로 약한 부위에 임플란트를 시술할 때는 골유착 비율을 높이는 것이 치료 성공률 제고에 중요한 변수가 된다.
임플란트 ‘노화’ 막으면 골 유착을 높일 수 있어
임플란트가 공장에서 생산된 직후 표면에 얇은 막이 생기는데 이를 산화막이라고 한다. 이 산화막은 임플란트가 잇몸뼈의 골(骨)세포와 결합하는 과정에 핵심적인 역할을 한다. 산화막이 갓 만들어진 상태에서는 잇몸뼈의 골세포를 구성하는 단백질과 잘 결합하기 때문에 골유착 비율이 높다.
하지만 임플란트가 생산된 뒤 오랫동안 유통-보관되는 과정에서 탄화수소와 같은 유기 불순물들이 표면에 결합하면서 산화막의 생물학적 활성이 떨어진다. 이를 임플란트의 ‘생물학적 노화’라고 한다. 임플란트가 노화되는 과정에서 표면이 다른 불순물과 결합하는 비율이 높아지면, 잇몸뼈에 심어도 골세포와 결합이 잘 이뤄지지 않는다.
실제로 생산된 직후의 임플란트와 4주 지난 임플란트의 골유착 비율을 비교한 연구에 따르면 새 임플란트의 골유착률이 2.2배 높다.
임플란트의 생물학적 노화, 자외선으로 해결
이런 문제를 해결하려면 임플란트를 만든 직후에 시술하는 것이 최선이지만, 이는 현실적으로 어렵다. 이 때문에 생산된 뒤 일정 시간이 지난 임플란트 표면의 산화막에 결합된 불순물을 제거해 잇몸뼈의 골세포와 임플란트의 결합 비율을 최대 100%까지 끌어올리려는 방법이 연구돼왔다.
그 중 하나가 미국 UCLA대학 오가와 교수팀이 개발한 자외선 처리법이다. 자외선 조사 장비를 이용, 시술 전 5분간 임플란트에 자외선을 쬐면 산화막에 결합된 불순물이 제거돼 골유착률을 높일 수 있다는 것이다. 자외선 조사 장비가 개발돼 국내에도 곧 도입될 전망이다. 필자는 오가와 교수와 함께 임플란트 자외선 처리 효과를 높이는 연구를 진행하고 있다.
임플란트 표면의 생물학적 노화를 막기 위해 자외선 처리 외에 플라즈마 기술을 이용한 방법이 연구되고 있다. 이런 기술이 치아 임플란트뿐 아니라 척추고정 나사 등의 시술 성공률을 높일 것으로 기대한다.
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