임플란트 생체역학(Implant Biomechanics)

임플란트 생체역학(implant biomechanics)에 대해 알아 봅시다.

 생체역학(biomechanics)이란 ‘생명계의 연구에 고전역학의 원리를 적용시킨 것으로 공학(engineering)과 생명과학(life science)을 결합시킨 것이다.’ 라고 정의 합니다. 생체역학 분야는 최근 들어 생물학적 재료 강도(strength of biological material), 생유체역학(biofluid mechanics), 심혈관과 호흡기 시스템(cardiovascular and respiratory system), 인공 생물학적 조직(artificial biological tissue), 생체 제어(biocontrol system) 등 다양한 분야에서 활발히 연구되고 있습니다. 

 

 치과용 임플란트는 소실된 치아의 수복을 위해 악골 내에 금속 재료인 임플란트를 매식하고 그 위에 인공치아를 제작하여 치아의 기능을 대신 할 수 있도록 하는 보철용 부품입니다. 치아수복의 역사는 오래되었지만 치아수복을 위한 목적으로 임플란트가 사용된 기간은 그리 오래되지 않았는데요. 이것은 1950~60년대에 스웨덴의 일반의사인 Branemark 등이 골의 미세 혈류순환과 상처 치유기 전에 관한 실험에서 티타늄과 골이 단단하게 부착되는 골유착 (osseointergration)의 개념을 발견하면서 시작되었다.

 

 그 이후 의학자들은 생리학적 분야, 시술 방법, 재료 등 여러 관점에서 임플란트를 연구하였고, 이에 대한 상당한 성과를 거두면서 임플란트 시술은 최근 치아수복의 한 방법으로서 중요한 자리를 차지하게 되었습니다. 치과 임플란트의 설계에 있어 생물학적 접근과 생체역학적 접근은 밀접하게 관련되어 있는데요. 생물학적 및 생체 역학적 관계는 Wolff의 법칙, 즉 적응한 골의 생성(modeling)과 재생성(re-modeling)이라 불리는 생물학적 법칙 으로서 일반적으로 알려져 있다. 다시 말하면 이 법칙은 ‘골은 그것에 작용하는 힘에 저항하기 위해서 최적의 구조에 적응한다’ 는 것을 의미하는데, 이는 응력이 정상보다 높다 해도 생리적 한계 내에서라면 신생골이 형성되는 반면, 응력이 생리적 한계를 넘으면 골흡수가 발생한다는 것이다. 
 

Fig. 1 Endosseous Implant in the Mandible 

 

 임플란트는 매식되는 위치에 따라 골막하 임플란트, 골관통 임플란트, 골내 임플란트 등으로 분류되며 특히 아래 그림과 같은 형태의 골내 임플란트는 상,하악 모두에 적용할 수 있으며, 그 응용 방법이 다양하여 가장 많이 사용되는 형태입니다. 그림에서 알 수 있듯이 골내 임플란트가 매식되는 뼈는 치밀골(cortical bone)이라 불리는 비교적 단단한 뼈와 치밀골로 둘러싸인 연한 해면골(cancellous bone)로 이루어져 있습니다.

 

   임플란트 시술은 생리학적 요인, 시술 방법, 임플란트 재료 및 표면처리, 그리고 생체역학 등의 여러 요인을 만족시켜야 하는 매우 복잡한 시술로서 이러한 요인 중 최근에는 임플란트 시술의 성공률을 보다 높이기 위하여 골에 매식된 임플란트의 거동을 역학적인 관점에서 연구하는 생체역학 부분의 연구가 많이 시도되고 있다.