임플란트 표면처리(Implant Surface Treatment)

임플란트 성공률과 표면처리, 그 상관관계를 살펴본다

2009년 5월 보건복지부와 한국보건사회연구원에서 발표한 국내 치과 임플란트 관련
기술보고서에 의하면, 2006년 기준 우리나라 성인의 임플란트 장착 수는 734,026건으로
집계되고 있다.

경기불황의 여파를 감안하더라도 조사가 집계된 2006년 이후부터 현재까지 국내 임플란트 시장에서 이루어진 압축적 성장률을 산정해본다면 임플란트 시술건수와 실제 식립된 임플란트 수는 2006년 집계된 수치를 수 회 상회할 것으로 추정된다.

치과 임상 전문가와 관련 업계 종사자 등을 대상으로 심층 조사를 실시한 동 보고서들에 따르면 우리나라에 보급된 치과 임플란트의 제품 생산 수준과 진료 기술은 90%이상의 응답자가 최고 기술 보유에 근접한 능력을 갖춘 것으로 평가하고 있으며, 특히 치과 임플란트 진료 기술은 최 고기술 수준과 거의 대등한 수준으로 인식하고 있다.

현재 임플란트와 관련한 세계적인 추세는 임플란트 시술의 성공률을 높일 수 있는 분야를 미세 현미경으로 들여다보듯 세분화하여 성공률을 극대화할 수 있는 방향으로 나가고 있다.

물론 아무리 기술력이 개발되어도 변하지 않는 성공요인은 바로 시술자의 임플란트 진료 술식에 대한 숙련도와 풍부한 임상경험일 것이다. 그러나 임플란트 자체에서 영향을 끼칠 수 있는 예를 들면, 임플란트의 가공소재나 디자인, 그리고 표면처리등과 같은 요소들 역시 간과할 수 없는 중요한 영역이다. 전 세계적으로 약 95~6%이상 임플란트 시술 성공률의 평준화가 이루어지고 있으나 보다 높은 성공률과 장기적인 예후를 위한 새로운 패러다임의 접근 항목으로 임플란트 표면 처리, 즉 표면 활성화의 기술개발에 주목하고 있다.

임플란트 표면처리법의 변천 개요

임플란트 표면처리는 초창기 Machined surface에서 rough surface로 이후 다양한 표면코팅 및 처리 기법이 등장했다. 표면처리는 초창기 단순한 처리기법에 각 제조회사별로 고유의 복합적인 처리 술식이 개발됨에 따라 다음과 같이 크게 분류해 볼 수 있다(오스템의 분류자료에 의함).

현재까지 각종 임플란트 등 세계적인 학회활동으로 보고된 임플란트 표면처리 방법은 수백 여종에 달하며 이들 중 국내에 알려진 것은 40~50여종에 달하는 것으로 알려지고 있다. 그러나 초창기 machined surface와 TPS, HA coating의 시기를 거쳐 RBM시대를 기반으로 SLA, SLActive 및 Fluoride, 각종 이온주입 등 다양한 표면활성화 기술이 선보이고 있다.

치열한 기술력의 각축장이 된 수입제품 VS 국산제품의 표면처리 현황

국내에 소개되고 있는 각 제조사별들의 기본적인 모델은 RBM을 기반으로 하고 있다. RBM 표면처리 방식은 산처리나 양극 산화와 같은 타 표면처리 방식과는 달리 임플란트 표면에 인체에 유해한 잔존 물질이 전혀 남지 않는 것이 특징으로 오랜 임상기간 동안 안정적으로 적용되어 온 처리법이다.

미국 Keystone의 Prima implant나 Bio Horizons의 Bio Horizon implant등과 같이
전 세계적으로 꾸준히 사용해 온 임플란트의 기본적인 방식이 바로 RBM표면처리방식이다.

미국의 세계적인 임플란트 석학인 Dr.Carl E.Misch가 주도하고 있는 Bio Horizons는
RBT(Resorbable Blast Texturing)과 Laser Lok이라는 독창적인 표면처리를 채택하고 있다.

국산으로는 오스템 외에도 덴티움과 디오, 메가젠, 덴티스 및 네오바이오텍등 대부분의 회사들이 RBM 표면 처리를 기본으로 하고 있다.

최근에는 각 시스템 별로 RBM표면처리에 사용하는 입자의 성분이나 거칠기의 정도, 가공온도조건, 후처리 공정에 따라 다양하게 분화된 표면처리가 등장하고 있다.

최근 출시된 메가젠의 XPEED가 바로 RBM 표면처리에 Ca+성분의 특수처리를 한 것으로
Ca2+ Incorporated Titanium Layer를 형성되며, 여기에서 해리된 Ca2+이온이 조골세포의
증식과 분화를 촉진함으로써 골의 형성을 촉진한다는 원리이다.

RBM과 함께 각광받고 있는 표면처리법은 SLA(Sandblast Large grit Acid etch)로 이는 RBM처럼 입자로 sandblasting한 후 여러 종류의 산으로 처리 하는 방식이다. 입자의 크기나 종류, 그리고 처리하는 산의 종류에 따라 여러 복잡한 공정이 필요하다. 따라서 같은 SLA라고 통칭하더라도 실상은 그 차이는 RBM과 SLA의 차이만큼이나 다양한 격차가 존재한다. SLA의 대표주자인 Straumann을 필두로 Dentsply나 SPI, Alpha Bio등 많은 유럽제품들의 경우는 SLA 방식을 채택하고 있다. 최근 들어 국산으로 오스템과 덴티움 등에서도 SLA방식의 제품이 출시되어 SLA로 시장을 이끌어 온 수입제품과의 한판 승부를 예고하고 있다.

SLA표면처리도 이처럼 점차 보편화되면서 SLA에 플러스 알파적인 요소를 부가하려는 방식으로 새로운 형태의 표면처리가 등장하고 있다. 유럽보다는 다소 늦은 감이 있지만 올 상반기에 국내시장에 출시된 Straumann의 SLActive가 바로 그 것이다. 기존의 SLA표면에 친수성의 특성을 나타낼 수 있는 특수처리를 하여 식립과 동시에 혈액 및 단백질과의 친숙한 결합을 이끌어내어 결과적으로 치유기간을 종전의 6~8주에서 3~4주로 획기적으로 줄여준다는 원리이다. 오랫동안 SLA에 친숙한 임상가들에게는 SLActive에 대한 관심이 상당한 것 같다.

한편 Dentsply의 Xive의 경우에는 기본적으로 SLA표면에 특수 처리하여 이를 Cellplus라는 명칭으로 지칭하고 있다.

현재 시중에 나와 있는 다양한 표면 처리법은 각 회사별로 기술적인 기밀사항으로 상세한 표면처리에 대해서는 비공개로 다만 장기적인 임상에서의 예후자료를 토대로 한 안정성 자료로만 제시하고 있다.

표면의 물리적인 형상을 부여하여 발달해 온 RBM이나 SLA 타입과는 별도로 HA를 이용한 표면처리도 꾸준히 개발되어왔다. 90년대 초창기 HA에 대한 임상의 소견이 좋지 않았던 시기와는 달리 현재 사용되고 있는 HA는 그 코팅이나 물성이 초창기와는 많이 다르다.

Zimmer의 MP-1과 같이 오랜 기간 사용되어 온 검증된 HA는 초기고정에 대한 기대와 안정감으로 변함없는 마니아층을 형성하며 사용되고 있다. 특히, HA코팅 임플란트의 경우에는 거인씨앤아이와 데닉스가 취급하는 비흡수성 Zimmer의 MP-1이 독보적인 위치를 차지하고 있다. 국산제품으로는 디오의 흡수성 BioTite-H가 독일의 HA코팅 전문기술을 적용하여 안정감 있는 HA코팅 임플란트로 좋은 평가를 받고 있으며, 최근에는 덴티스가 HA코팅 신제품인 HAPTITE를 출시하여 많은 주목을 받고 있다. 덴티스가 개발한 HA코팅은 세계최초로 상온에서의 초박막 코팅을 적용하여 기존의 Plasma-Sprayed HA코팅의 문제점이었던 불균일한 코팅과 박리현상을 해결한 획기적인 코팅법으로 알려지고 있다.

Biomet 3i는 종전의 OSSEOTITE 임플란트 표면에 CaP를 침착시켜 나노미터 단위의
미세한 Discrete Crystalline Depositon이 형성되는 복합적인 표면구조를 가진 NanoTite
임플란트를 출시하였다.

또한 Nobel Biocare의 TiUnite를 필두로 양극산화법이란 새로운 개념이 본격적으로 등장하기 시작하고, 코웰메디에서는 국내최초로 아노다이징 표면처리된 Atlas를 출시하였다.

지난 2008년에는 신흥이 생화학적 골유착이론을 근거로 한 세계최초의 Mg TITANATE 임플란트인 M을 출시하여 그 동안 RBM과 HA 및 SLA위주의 국내시장에 본격적인 생화학적 표면처리시대를 열었다고 평가되고 있다. 이 밖에도 Astra의 OsseoSpeed와 같이 표면에 불소처리를 하거나, 아노다이징 처리를 한 Kyocera의 Poiex등도 다양한 표면처리형태를 보여주고 있다.

RBM에서 SLA로 그리고 HA표면처리나 양극산화법과 같이 임플란트 표면을 물리 화학적인 방법으로 개선하여 임플란트 표면을 활성화하려는 연구개발 외에도 최근에는 골형성 세포의 부착을 증진하는 합성펩타이드나 BMP-2등 골형성 단백질 등을 임플란트 표면에 적용하여 골조직 반응을 향상시키기 위한 바이오 기술을 개발하고자 하는 다양한 시도를 진행하고 있으나 임상에 적용하기까지는 다소 시간이 필요할 것으로 보인다.

임플란트 표면처리, 왜 부각되고 있는가?

그렇다면 치과 임플란트 시술에 있어 임플란트 표면처리의 기여도는 얼마인가? 또는 어떤 표면처리가 이상적인가? 라는 의문을 갖게 된다. 유감스럽게도 현재까지는 machined surface는 한계가 있다는 것이 분명해졌지만 그 밖의 표면처리에 대한 평가는 아직 진행형이다.

환자의 구강 내 조건이 다양한 만큼 현재까지 가장 우수한 평가를 받는 표면처리라도 100%의 성공률을 이끌어낼 수 있는 기술은 아직 요원하다.

가장 기본인 RBM에서 SLA/SLActive, 그리고 양극산화법과 다양한 표면처리방식까지 현재 출시되고 있는 각 제품들은 제조사별 고유의 디자인에 골질과의 결합력에 영향을 미칠 표면처리 기술에 사활을 걸고 연구개발을 해나가고 있으며 신제품이 출시될 때마다 가장 먼저 내세우는 것은 이러한 트랜드에 맞게 각 사 고유의 차별화된 표면처리를 큰 특징으로 제시하고 있다. 물론 해당기술에 따른 장기적인 임상데이터 제시는 그 근거자료의 기본이 되어야 한다.

표면처리의 향후 발전 방향

표면처리를 포함한 향후 임플란트의 발전방향은 보다 자연치아에 유사하면서도 잔존골과의 친밀도를 높임은 물론 시술자가 편리함을 느끼고 임플란트 시술이 보편화된 진료환경을 감안하여 시술자의 technique sensitivity를 최소화할 수 있도록 설계되어야 한다.

우리나라 정부에서도 임플란트 산업에 대해서는 차세대 기술과제로 책정할 정도로 큰 관심을 갖고 있다. 치과에서의 임플란트 표면의 생체활성물질 탑재형 차세대 임플란트가 향후에는 최적성능 구현을 위한 나노 수준의 표면제어 및 활성화 기술개발과 확립이 필요하고, 이는 장기적으로 국내 산업과 의료산업의 경쟁력 제고를 위해서도 반드시 필요하다고 보고 정부가 정책적으로 많은 국책과제 사업을 지원하고 있다.

임플란트 시술 후 골융합까지의 시간을 단축하고 보다 빠른 골융합을 유도할 수 있는 생체활성물질의 안정적 결합 및 항산화제에 의한 임플란트 표면활성화 기술이 필요하며, 임플란트 기술개발의 패러다임이 이제는 골융합 촉진을 위한 기능성 표면처리 기술개발 및 골융합 기능성 생체재료 개발로 가닥을 잡아나가고 있다. 임상에서도 시중의 범람하는 자료를 정밀하게 필터링하고 환자의 증례에 맞게 선택 적용하는 것이 바람직하다고 사료된다.

또한 하나의 트랜드처럼 제시되어 온 임플란트 표면처리는 일정기간 임상데이터를 제시할 수 있는 근거중심의 술식이 이루어져야 한다. 이제는 수입산, 국산의 경계보다는 어떤 디자인, 어떤 표면처리, 어떤 보철의 구성이나 특성을 지닌 제품인가를 파악하는 것이 점차 중요해지고 있다. 아울러 새로운 기술이 등장할 때마다 장기적인 데이터에 대한 신뢰도 확보가 필요하다.

덴포라인에서는 현재 국내에서 보급되어 사용 중인 각 임플란트 시스템 별로 술자의 경험과 코멘트를 종류별로 인터뷰하였다. 일부 제품의 경우, 아직 충분한 필드 임상데이터의 축적이 다소 아쉽기는 하지만 현재 시장에 나와있는 제품들에 대한 표면처리의 경향을 파악하는 데 도움이 되기를 희망한다.