임플란트 표면에 대한 세척 능력과 다양한 제염 방법을 평가하기 위한 시험관 내 파일럿 연구

Summary

본 시험 관 내 파일럿 연구는 영구 적색 잉크를 사용해 구강 바이오필름의 존재를 모방하여 세 가지 서로 다른 오염 제거 도구의 세척 효과와 처리 후 표면 변화 가능성을 평가하는 것을 목표로 했습니다.

Abstract

임플란트염 주위염 치료의 필수 요소 중 하나는 임플란트 표면의 효과적인 오염 제거입니다. 이상적인 오염 제거 기술은 임플란트 표면을 손상시키지 않고 바이오필름을 안전하고 효율적으로 제거해야 합니다. 이 파일럿 연구는 세 가지 기계적 오염 제거 프로토콜과 관련된 세척 효과와 표면 변화를 평가하는 것을 목표로 했습니다. 여기서 12개의 임플란트가 지울 수 없는 붉은 잉크로 염색되어 아크릴 블록에 장착되어 수평 임플란트 주위 결함을 모방했습니다. 같은 검사관이 다음 장치 중 하나를 사용하여 2분간 표면 오염 제거를 수행했습니다: 티타늄 브러시(TiB), 키토산 브러시(ChB), 또는 티타늄 커렛(TiC). 기계 도구와 함께 화학 제염제를 사용하지 않았습니다. 표준화된 사진은 제화 전후로 구강 및 구강 전면 시각, 그리고 30° 및 60° 각도에서 촬영되었습니다. 청소되지 않은 임플란트 표면적은 디지털로 계산되었습니다. 표면 형태를 평가하기 위해 주사 전자현미경(SEM)을 사용하였습니다. 테스트된 방법들 중 잉크 얼룩을 완전히 제거하는 데는 성공하지 못했습니다. 75.98%± 2.42%의 염색이 남아 있었으나, TiB가 구강 및 구강 전면 관측에서 가장 높은 세척 효율을 보였으며(p = 0.027), 그 뒤를 TiC(80.3% ± 0.86% 남음), ChB(90.34% ± 6.07% 남음)이 뒤를 이었습니다. ChB 그룹과 TiB 그룹 간에 유의한 차이가 관찰되었습니다(p = 0.022). SEM 분석 결과, TiC가 가장 큰 표면 손상을 일으킨 반면, TiB는 변화가 거의 없었다. 이 파일럿 연구의 한계 내에서 TiB는 임플란트 표면 형태를 보존하면서 효과적인 세척을 입증했습니다. 이러한 발견은 티타늄 브러시가 임플란트염 주위 치료 중 더 안전하고 효율적인 기계적 오염 제거 옵션을 제공할 수 있음을 시사합니다. 그러나 청소 효과를 높이기 위해 기계적 및 화학적 기법의 조합을 평가하기 위한 추가 연구가 필요합니다.

Introduction

임플란트주위염은 임플란트 주위 점막에 염증을 일으키고 진행성 골 손실을 동반하는 상태로 정의됩니다. 이는 치과 임플란트 주변 조직에 영향을 미치는 바이오필름 관련 질환입니다^. 심한 치주염 병력, 구강 위생 상태가 좋지 않거나 임플란트 치료 후 정기적인 유지 관리 부족이 있는 환자는 임플란트주위 염 발병 위험이 더 높습니다 ^1,2. Diaz 등은 환자 수준에서 임플란트염의 평균 유병률을 19.53%로 보고했으며, 임플란^{트 3단계}에서는 4.8%-23.0%였으며, 임상 사례 정의^제한에도 불구하고 이 데이터는 매우 다양했다. 당뇨병과 치주염 병력은 임플란트주위 염의 위험 지표로 간주됩니다. 그러나 임플란트주위염과 흡연, 임플란트 상부 구조, 각화된 점막 ^2,3의 양 간의 관계에 대해서는 합의가 없습니다. 현재 임플란트염 예방을 위한 표준화되고 입증된 방법은 없지만, 예방, 적절한 구강 위생, 정기적인 유지 관리의 준수가 가장 중요한 단계로 여겨집니다 ^3,4.

복잡한 조직병리학적 특징과 예측 불가능하고 빠른 질병 진행 때문에 임플란트주근 염은 모든 임상의에게 도전 과제입니다 ^4,5. 임플란트염 치료의 주요 목표는 염증을 억제하고 임플란트 주위 골 손실을 멈추는 것입니다. 임상적으로는 탐침 깊이(PD)를 줄이고, 탐침 중 출혈(BoP), 및/또는 고름 배출을 제거하는^{것입니다.} 임플란트염 주위 치료의 필수 부분은 임플란트 표면을 오염 제거하는 것입니다. 이상적인 오염 제거 기술은^{바이오필름 제거}에 효과적이어야 하더라도 환자에게 부상이나 임플란트 손상을 일으키지 않고 안전하게 사용할 수 있어야 합니다. 그러나 임플란트의 표면 형태와 특성이 이상적인 오염 제거를 방해하여 치료 성공을 제한하는데, 이는 영향을 받은 부위에 대한 전체 접근이 임플란트 표면 특성에 의해 대부분 제한되기 때문입니다 ^5,8. 이러한 상황에서는 임플란트염 치료를 위한 적절한 오염 제거를 위한 새로운 재료나 기술이 필요합니다.

현재까지 다양한 임플란트 표면 오염 제거제/방법이 도입되었으며, 그 효과와 적용 방식은 아직 조사 중입니다⁹. 임플란트 주위 표면 오염 제거에 사용되는 기술은 일반적으로 기계적/물리적, 화학적 방법으로 분류되며, 이러한 기술의 우수성에 대한 명확한 과학적 증거는 아직 확보되지 않았습니다 ^7,8. 최근 메타분석 결과, 임플란트 표면 제거를 위해 특별히 제작된 티타늄 코팅 커렛은 임플란트 표면과 유사한 경도를 가지고 있어 표면에 긁힘을 주지 않으며, 안전하게 오염 제거에 사용할 수 있음이 보고되었습니다. 같은 메타분석에서, 회전 티타늄 브러시를 단독으로 사용하여 임플란트 표면 오염 제거를 할 때, PD 및 BoP 감소 등 임상 치주 지표에 유의미한 개선이 있는 것으로 나타났습니다. 임플란트 표면에서 강철 및 플라스틱 커렛, 초음파, 티타늄 회전 브러시의 바이오필름 제거 효과를 비교한 무작위 임상 연구에서, Toma 등은 회전 브러시가 임상적으로 더 효과적이며 표면 형태를 보존한다고 보고했다¹⁰. 니켈-티타늄(NiTi) 솔로 구성된 티타늄 브러시(TiB)는 임플란트 표면보다 탄성 모듈러스가 낮아 브러시에 유연성을 제공하고 임플란트 표면에 긁힐 위험을 줄여줍니다^. 또 다른 유망한 오염 제거제는 키틴에서 유래한 천연 다당류 키토산으로 만든 무독성 생분해성 브러시로, 생체적합성, 생분해성, 억제균, 항염증 특성으로 평가받고 있습니다. 키토산은 박테리온 억제 및 항염증 특성을 보이며, 임플란트 주위 질환 치료에서 임상 지표에 유의미한 개선을 유도하는 것으로 보고되었습니다¹². 금속 기구와 달리 비연마성이며 생물학적·기계적 박테리아 부하를 줄이도록 설계되었습니다 ^5,12. 그러나 이상적인 임플란트 오염 제거제¹³에 대한 명확한 합의는 아직 없으며, 임플란트 주간 치료 중 이 새로운 키토산 브러시의 효과 평가를 위해서는 추가 연구가 필요합니다.

임플란트 표면 오염 제거에 대한 광범위한 연구에도 불구하고, 표면 무결성을 유지하면서 최적의 세척 효과를 달성하는 제염 방법/제제를 찾는 것은 여전히 중요한 임상적 과제로 남아 있습니다. 이 관점에서 본 연구의 목적은 세 가지 서로 다른 기계적 오염 제거 프로토콜의 세척 능력과 표면 변형을 평가하는 것입니다. 영가설은 TiB, 키토산 브러시(ChB), 티타늄 커렛(TiC)이 기계적 제독 후 임플란트 표면의 세척 성능이나 표면 변형에 유의미한 차이가 없다는 것입니다.

Protocol

참고: 본 조사 절차는 시험관 내 실험 표준화 권고에 따라 수행되었습니다.¹⁴. 이 연구는 상업적으로 구할 수 있는 임플란트 표면을 사용했기 때문에 윤리적 승인이 필요하지 않았습니다. 이 연구에는 직경 3.2mm, 길이 10mm의 임플란트가 포함되었으며, 샌드블라스트된 대형 입자 산 부식(SLA) 표면을 특징으로 했습니다. 크기와 표면 특성이 다른 임플란트는 제외되었습니다. 표본 크기 계산은 Khalil 등에 따라 수행^{되었습니다.} 효과 크기는 0.90, 알파 오차는 0.05, 통계적 검정력은 각 그룹당 8명의 피험자를 95%로 측정했습니다.

1. 연구 샘플 준비

1. 삽입물을 수혜기에 적색 영구 잉크가 임플란트 표면을 완전히 덮어 10초간 담근 후, Sanz-Martin 등이 설명한 드라이버 핸드^{피스로 잉} 크가 고르게 분포되도록 자연 건조합니다.
2. 실온¹⁷도에서 48시간 건조 후 건조 후 붉은 잉크가 고이지 않고 균일하게 덮이도록 하세요.
3. 보형물을 20 x 20 x 20 mm 크기의 아크릴 블록에 5mm 삽입하되, 임플란트 드라이버를 사용해 제어된 삽입과 균일한 위치가 보형물 본체의 5mm 깊이 표시까지 유지되도록 하는데, 이는 Class I 수평 임플란트 주위 결함을 모방합니다¹⁸ (그림 1A).
4. 일정한 각도와 수직 위치를 유지하기 위해, 맞춤 제작된 평행 미터 가이드를 사용해 이식물의 긴 축이 아크릴 블록 표면에 수직(90°)으로 정렬되도록 합니다.
   참고: 임플란트 표면은 건조 과정에서 손 접촉으로부터 보호하고 드라이버 핸드피스와 분리해야 합니다.

2. 사진 표준화를 위한 준비

1. 카메라 파라미터를 설정하세요: ISO 100, 조리개 f/32, 노출 1/80초. 수동 초점 모드에서는 100mm 초점 거리의 매크로 렌즈를 사용하세요.
2. 링 플래시(듀얼포인트 매크로 플래시, 주광 균형 5500 K)를 임플란트 표면에 대해 45° 각도로 위치시켜 균일한 조명과 반사를 최소화하세요. 디퓨저를 사용해 빛을 부드럽게 하고 금속 표면의 눈부심을 줄이세요.
3. 카메라를 임플란트 표면에서 15cm 떨어진 곳에 놓고, 각 임플란트의 구강면과 구강면에서 세로 방향(0°)에서 정면(0°)으로 표준화된 사진을 촬영합니다(그림 1B).
4. 각 영상 촬영 전에 보정 자로 카메라 정렬을 확인하세요.
5. 맞춤형 아크릴 부목을 준비하여 카메라를 임플란트 장축에 30°(상판)와 60°(하방 감각)로 위치시키고, 관상과 첨단 실을 표준화된 방식으로 평가합니다(그림 1C).

3. 치료 적용 및 사진 촬영

1. 임플란트당 노출된 구강 및 구강 표면에 세 가지 다른 오염 방법(재료 표 참조)을 적용하여 단일 수술자가 임플란트주위 염 치료에 2분간 적용하여 편향을 제거합니다(그림 2). 계측 시간을 스톱워치로 조절하세요.
2. 모든 시술은 화학 물질이 청소 효과나 표면 완전성에 미치는 혼란 효과를 제거하기 위해 무균 식염수 관개 하에서만 수행하십시오.
   1. TiC의 경우, 표면에 60° 각도로 측면 압력을 가하는 타입 11/12 미니 그레이시 커렛을 적용하세요.
   2. 치료 전에 멸균 식염수에 적신 ChB를 800rpm으로 설정한 저속 핸드피스에 넣고, 부드럽게 원을 그리며 탐색하세요.
   3. TiB를 800rpm으로 설정한 저속 핸드피스에 넣고, 원형으로 부드럽게 탐색하는 동작으로 적용하세요.
3. 2단계(그림 3)에서 설명한 대로 다시 한 번 치료 후 표준화된 사진을 확보하세요.

4. 사진 분석

1. 모든 사진이 확보되면 이미징 소프트웨어(ImageJ v 1.54f)로 디지털화하고 보정합니다. 임플란트가 아크릴에 수직으로 5mm 깊이로 박혀 있었기 때문에, 사진에 보이는 나머지 5mm 부품과 표준 3.2mm 직경을 Straight-Line 도구를 사용해 프로그램에 입력하여 보정을 확인했습니다.
2. 노출된 임플란트 표면의 남은 5mm 부분만 포함하도록 사진을 잘라내는데, 이는 관심 영역(ROI)을 나타냅니다.
3. 이미지를 빨강, 초록, 파랑(RGB) 컬러 모드로 처리합니다. RGB 스택 > 이미지 > 유형을 클릭하면 잔류 잉크를 나타내는 붉은 얼룩 영역을 분리해 색상 스택으로 변환할 수 있습니다.
4. 빨간 채널을 선택하세요. 색상 임계값을 적용하려면 Hue 0°-25° 및 330°-360° 범위>> 채도 50-255, 밝기 30-255를 사용하여 이미지를 클릭해 색상 임계값 조정을 하세요. 어 두운 배경 옵션을 활성화해 얼룩을 정확히 감지할 수 있도록 하세요.
5. 배경을 제외하고 폴리곤 선택 도구를 사용해 임플란트 본체를 수동으로 구분하세요. 선택한 영역을 ROI 매니저에 저장하려면 ROI 매니저> > 분석 도구를 클릭해 동일한 표면 영역이 일관되게 분석되도록 하세요.
6. '분석 > 측정 면적'을 클릭하여 전체 임플란트 표면적과 붉은 잉크 잔여물을 계산>.
7. 완전한 잉크 제거는 ROI 내에 붉게 얼룩진 픽셀이 전혀 없는 것으로 간주합니다. 이미지 분석 중에는 표준화를 위해 설정을 일정하게 유지하세요.
8. 잔류 염색 비율을 ImageJ를 사용하여 잔류 염색 x 100 / 총 임플란트 표면적으로 계산하세요(그림 4).

5. 임플란트 표면 형태 분석

1. 샘플을 코딩하고, 에탄올로 탈수한 뒤 탄소 테이프로 알루미늄 스텁에 부착한 뒤 이온 스퍼팅 장치에 넣으세요.
2. 노출된 임플란트 표면의 중간 3분의 1을 SEM 분석의 ROI로 정의합니다.
3. 샘플에 20nm 금층을 스퍼터 코팅기에서 90초간 코팅한 후, 진공 챔버에 10-3 토르 진공압과 10 mA 출력으로 넣습니다. 항상 보호 장비를 착용하고 샘플 준비 시 적절한 환기를 유지하세요.
4. 금으로 코팅된 샘플을 주사 전자현미경의 진공 챔버에 넣고, 5 kV 가속 전압에서 0° 기울기 각도로 9 mm 작동 거리로 검사합니다.
5. 20배, 500배, 1000배, 5000배 배율로 SEM 현미경사진을 촬영하여 지형 변화를 평가합니다.

6. 통계 분석

1. 통계 분석은 SPSS 소프트웨어(버전 27)를 사용하여 수행하세요. 범주 변수를 표준편차± 평균, 중앙값, 최소값과 최대값으로 표현합니다.
2. 샤피로-윌크 검정으로 분포의 정규성을 평가합니다. 세 그룹 간 비교에는 크루스칼-월리스 검정을 사용하세요. 데이터가 비정규분포일 경우 쌍별 비교에 Bonferroni 보정 Mann-Whitney U 검정을 적용합니다. 유의성을 p < 0.05로 설정하라.

Results

치료 후에는 어떤 처리된 표면도 잉크 얼룩이 완전히 제거되지 않았습니다. 잉크 잔여 비율은 사용된 장치 종류와 사진의 각도에 따라 달랐습니다. 각 제염 그룹별 잔류 염색 비율 비교는 표 1에 나와 있습니다.

구강 및 구강 전면 시점에서 각 제염 방법에서 최고의 세척 효율을 달성했습니다. TiB가 가장 효과적인 방법으로, 잔여 염색량이 가장 적었으며(75.98% ± 2.42%), 그 다음으로 TiC(80.3% ± 0.86%), ChB(90.34% ± 6.07% p = 0.027)가 뒤를 이었습니다. 구강 및 구강 전면 시점에서 ChB군과 TiB 그룹 간에 유의한 차이가 관찰되었습니다(p = 0.022). 통계적으로는 유의하지 않지만, 구강 전두와 30도 시야에서 TiB는 잔여 착색 측면에서 TiC(99.02% ± 0.77%)와 ChB(98.05% ± 0.90%)에 비해 더 우수한 ±성능을 보였습니다. 60° 각도에서 남은...

Discussion

본 연구에서는 세 가지 다른 기기 기법을 이용한 임플란트 표면 괴사술을 시험하였다. 세 가지 시험된 기계적 오염 제거 방법 중 TiB는 임플란트 표면에서 가장 높은 세척 효율과 표면 변형이 최소화된 것을 입증했습니다. SEM 분석 결과, TiB가 임플란트 표면 형태를 더 효과적으로 보존하는 반면, TiC가 표면 손상을 가장 크게 일으킨다는 것이 확인되었고, 연구 가설은 기각되었습니다. 결과는 이용 가능한 오염 제거 방법들이 효과가 제한적이며, 분석된 임플란트 표면 중 잉크 얼룩이 완전히 없는 것은 없었음을 밝혀냈습니다. SEM 관측은 세척 실험의 결과를 시각적으로 검증하고, 이 방법이 기계적 세척 효과와 지형적 표면 변화를 어떻게 연관지을 수 있는지 보여주었습니다. 디지털 영역 분석과 SEM 영상의 결합은 보완적인 정량적·정성적 증거를 제공하여 임플란트 표면에 적용된 기계적 오염 제거 기법의 효율성과 안전성을 평가합니다.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
아크릴	이미크릴	코냐, 투르키	사진 촬영용 스탠드 제작과 실험용 수평 결함 제작에 사용됨
카메라	캐논 EOS 80D	도쿄, 일본	임플란트의 표준화된 사진 촬영에 사용됩니다
치토산 브러시	라브리다 바이오클린, 인스티투트 스트라우만 AG	바젤, 스위스	임플란트 표면 오염 제거에 사용됨;
플래시 조명 시스템	시그마	독일 뢰더마르크	임플란트의 표준화된 사진 촬영에 사용됩니다
이미지 소프트웨어	이미지J	미국 국립 보고(NIH), 메릴랜드 대학교(MD), 미국	이미지 분석에 사용됨
임플란트	빌임플란트, PBL 3210	이스탄불, 터키	주요 학습 자료
저속 핸드피스	NSK AR-Y	닛폰, 일본	회전 브러시를 이용한 제염에 사용됩니다
붉은 영구 잉크와 nbsp;	슈테들러 루모컬러	뉘른베르크, 독일	구강 바이오필름을 모방하기 위해 임플란트에 염색
주사 전자현미경	전, JSM 6335F	미국 매사추세츠주 피바디	표면 분석에 사용
스퍼터 코팅기	폴라론 에미테크, SC7640	영국 이스트 에식스	SEM 샘플의 전기 충전 속도를 줄여 가능한 최고의 영상 품질을 달성하세요
통계 소프트웨어	SPSS 27, IBM	미국 뉴욕	결과의 통계 분석에 사용됩니다
멸균 식염수	폴리파르마, % 0.9 & nbsp;	이스탄불, 터키	제염 시 관개용으로 사용됨 & nbsp;
티 브러시	니티 브러시, 한스 코리아	한국 경기	임플란트 표면 오염 제거에 사용됨;
Ti 커렛 (11/12T 미니)	후-프리디	미국 시카고	임플란트 표면 오염 제거에 사용됨;