Oral Biol Res 2018; 42(4): 198-207  https://doi.org/10.21851/obr.42.04.201812.198
A study of bone regeneration effect according to the two different graft bone materials in the cranial defects of rabbits
Hyun-Jong Song1 , Hyun-Woo Kim2 , Gwi-Hyeon Min2 , Won-Pyo Lee2 , Sang-Joun Yu2 , and Byung-Ock Kim2,*
1Department of Dentistry, Suncheon Hankook Hospital, Suncheon, Korea,
2Department of Periodontology, School of Dentistry, Chosun University, Gwangju, Korea
Correspondence to: Byung-Ock Kim, Department of Periodontology, School of Dentistry, Chosun University, 303 Pilmun-daero, Dong-gu, Gwangju 61452, Korea. Tel: +82-62-220-3850, Fax: +82-62-224-4664, E-mail:bobkim@chosun.ac.kr
Received: December 11, 2018; Revised: December 12, 2018; Accepted: December 13, 2018; Published online: December 31, 2018.
© Oral Biology Research. All rights reserved.

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted noncommercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract

Guided tissue regeneration (GBR) has been used to promote new bone formation in alveolar bone reconstruction at defective bone sites following tooth loss. Bone grafts used in GBR can be categorized into autogenous, xenogenous, and synthetic bones, and human allografts depending on the origin. The purpose of this study was to compare the rates of bone regeneration using two different bone grafts in the cranial defects of rabbits. Ten New Zealand rabbits were used in this study. Four defects were created in each surgical site. Each defect was filled as follows: with nothing, using a 50% xenograft and 50% human freeze-dried bone allograft (FDBA) depending on the volume rate, human FDBA alone, and xenograft alone. After 4 to 8 weeks of healing, histological and histomorphometric analyses were carried out. At 4 weeks, new bone formation occurred as follows: 18.3% in the control group, 6.5% in group I, 8.8% in group II, and 4.2% in group III. At 8 weeks, the new bone formation was 14.9% in the control group, 36.7% in group I, 39.2% in group II, and 16.8% in group III. The results of this study suggest that the higher the proportion of human FDBA in GBR, the greater was the amount of clinically useful new bone generated. The results confirm the need for adequate healing period to ensure successful GBR with bone grafting.

Keywords: Allografts, Bone substitutes, Guided tissue regeneration, Heterografts
서론

치조골은 치아의 발달과 물리적인 위치, 저작압의 변화에 따라 매우 적응적으로 재형성이 일어나는 조직이다[1-4]. 이로 인해 치아가 상실되면 비가역적이며 점진적인 흡수 과정이 발생되게 된다[5,6]. 치아가 상실되면 상실 후 일 년 안에 수평적 골 소실의 약 50%가 발생되며, 첫 3개월간 주요 흡수가 일어난다. 치조골 흡수에서 가장 두드러지게 나타나는 것은 협측골이며, 이는 다발골의 감소로 인해 발생된다[7-11]. 사람에서 치아 상실 후 4–6개월 내, 치조골 수평량의 45%, 평균 3.7 mm의 소실을 보인다. 치조골의 수직량은 발치에 의한 영향을 조금 덜 받는데 평균 1.6 mm의 소실을 보인다[11-17]. 또 다른 연구에서도 발치 후 진행되는 자연치유과정에서 치조골의 폭의 감소는 2.6–4.6 mm가 발생되며, 높이의 감소는 0.4 mm에서 3.9 mm까지 나타났다고 보고한 바 있다[18]. 이런 치조골의 감소는 상실된 치아를 회복하는데 보철적, 심미적, 기능적으로 어렵게 하는 요소가 된다[3]. 특히 치과 임플란트의 성공적인 치료를 위해서는 건강한 치조골이 충분히 있는 것이 주요 예비 조건 중 하나이다[19]. 그러므로 흡수가 일어난 골에 치과 임플란트를 시행하는 것은 문제를 일으킬 수 있으므로, 반드시 충분한 수직적, 수평적 골량을 회복하는 것이 필요하다.

치아 상실 후 골 결손이 발생한 치조골에서 재건을 위한 신생골 형성을 증진시키기 위해 골유도 재생술이 적용되고 있다. 골유도 재생술은 Melcher에 의해 조직 유도 재생술(guided tissue regeneration)이 소개된 이후 골유도 재생술(guided tissue regeneration, GBR)의 개념으로 확대되었다[20]. 골유도 재생술은 골결손 부위에 신생골의 재생을 증진시키는 술식으로 흡수성막 또는 비흡수성 막, 골이식 재료들을 이용하는 방법이 많이 연구된 바 있다[21-24]. 골재생이 이루어지는 방법은 크게 골생성, 골유도, 골전도의 서로 다른 과정을 통해 이루어지는데 이 과정은 이식재의 기원과 조성에 의해 영향을 받게 된다.

현재 골유도 재생술 시 사용되는 골이식재는 기원에 따라 자가골, 인간동종골, 이종골, 합성골으로 나눌 수 있다. 이중 인간동종골과 이종골이 골유도 재생술 시 가장 흔하게 사용되는 재료이다.

인간동종골은 인간의 사체에서 얻어 면역 및 질환의 전염 가능성을 낮추기 위해 무균 환경에서 이식재 제조와 처리 과정을 거쳐 공급된다[25]. 인간동종골은 처리 방법에 따라 동결건조골(freeze-dried bone allograft, FDBA), 탈회동결건조골(demineralized freeze-dried bone allograft, DFDBA)로 구분될 수 있고, 피질골과 해면골의 비율을 조정한 여러 제품으로 공급되고 있다. 골유도와 골전도의 능력이 있다고 알려져 있어 자가골의 대체재로서 미국에서 가장 많이 이용되어 왔다[26,27].

이종골은 사람이 아닌 소, 돼지와 같은 채취가 용이한 다른 개체에서 얻는 골로서 인간의 골과 유사한 미세, 거대 구조를 가진 유기물이 제거된 상태의 천연 탄산인회석 구조물이다[28]. 골량의 제한이 없고 이차적인 창상이 형성되지 않는 장점이 있다. 흡수가 잘되지 않고 골전도능이 있어 골재생 시 비계로서 역할을 수행한다[29].

골이식재는 각각의 특성에 따른 장점과 단점을 고려하여 선택해 골유도 재생술시 적용될 수 있다. 인간동종골은 골유도와 골전도의 능력이 있어 신생골의 형성이 잘 일어나며, 이종골은 골 흡수 저항성이 높아 흡수에 대하여 저항하는 능력이 높다. 위의 두 가지 특성을 고려하면 이 두 가지 골이식재를 혼합하여 골이식을 시행한다면 골유도 재생술 시 상승효과가 있으리라 판단된다. 이식재의 종류에 따른 치조골재생 기전의 차이를 이용하여 상승효과를 기대한 연구가 이전에도 있었다. Evmenios 등[30]은 발치 후의 치조제보존을 위한 방법으로 동결건조골만 이식한 경우보다 발치와 내 동결건조골을 이식 후 표면부에 이종골을 Overlay 형태로 적용한 경우에서 치조제 보존에 더 좋은 결과를 얻었다고 보고하였다. 이는 이종골의 높은 골 흡수 저항성이 발치 후 일어나는 치조제의 흡수에 저항하였기 때문이라고 분석하였다.

다른 연구에서도 이와 유사한 결과가 있었다. Shantanu 등[3]은 발치 후 발치와 내 이식술을 시행해 각 이식재에 따른 결과를 비교하였으며, 이종골, 인간동종골, 합성골, 이식하지 않는 군 순으로 치조제의 흡수가 억제되었다고 보고하였다.

이에 비해 Froum 등[31]은 상악동 내 이식한 무기질 우골기질(anorganic bovine bone matrix, ABBM)과 인간동종골인 광화해면동종골(mineralized cancellous bone allograft)의 골재생을 비교한 결과 인간동종골을 이식한 쪽에서 더 많은 신생골의 형성을 관찰하였다고 보고하였다.

이번 연구에서는 이전 연구들을 바탕으로 골 재생능력이 더 높으나 흡수 저항성이 낮은 인간동종골과 골 재생능력은 더 낮지만 흡수 저항성이 높은 이종골을 혼합하여 이식했을 때의 두 이식재의 특성에 따라 골재생효과가 각각 다를 것으로 생각되어 두 이식재의 골재생능력과 혼합한 경우의 골재생능력을 확인해보고자 하였다.

대상 및 방법

실험 재료

본 연구에 골재생 효과를 평가하기 위해서 10마리의 New Zealand 토끼(월령: 10–14개월, 2.5–4 kg) 암컷을 이용하였다.

실험에 사용한 마취제는 Ketamine-HCl (5 mg/kg)과 Xylazine HCl (1.5 mL/kg)을 사용하였다.

8 mm 골 결손부 형성을 위해 6 mm trephine (외경 8 mm; 3i, Palm Beach Gardens, FL, USA) bur를 사용하였다.

골이식재로는 인간동종골중 동결건조골(Regenoss; Cellumed Co., Ltd., Seoul, Korea)과 이종골로 탈단백우골(intergraft; Cellumed Co., Ltd.)을 사용하였다.

인간동종골을 채취한 사체는 미국과 한국에서 기증된 사체를 이용하여 골조직을 채취한 후 제작한 이식재로, 피질골과 해면골을 1:1 비율로 혼합된 제품을 이용하였다. 인간동종골중 동결건조골을 사용한 이유는 Piattelli 등[32]의 연구를 바탕으로 선택하였다. Piattelli 등[32]은 동결건조골과 탈회동결건조골을 이용한 골유도 재생술 시 탈회동결건조골에 비해 동결건조골이 신생골형성과 골 흡수 저항성에서 더 나은 결과를 보고한 바 있다. 위와 같은 점을 고려하여 이번 실험에서 사용된 인간동종골은 골재생을 좀더 예지성 있게 보여주고 있는 동결건조골을 이용하였다. 또한 피질골과 해면골이 1:1로 혼합된 제품을 선택한 것은 피질골과 해면골이 골재생능과 흡수 저항성이 다르기 때문에 혼합된 제품으로 선택하였다. Kim 등[33]은 백서의 두개골에 2 cm의 골 결손을 형성 후 인간동종골 중 피질골 100.0%로 된 동결건조골과 해면골 100.0%로 된 동결건조골을 이식하고 6주와 12주에 희생하여 골 재생량을 비교하였다. 6주에서는 해면골 100.0%로 된 동결건조골을 이식한 군에서 피질골 100.0%된 동결건조골을 이식한 군보다 약간 골재생이 더 일어났으며, 12주에는 피질골 100.0%된 동결건조골을 이식한 군에서 해면골 100.0%로 된 동결건조골을 이식한 군보다 약간 골재생이 더 일어났다고 보고하였다. 두 경우 모두 통계적 유의성이 있는 차이는 아니었으나 본 실험에서는 위 실험을 바탕으로 피질골과 해면골이 1:1로 혼합된 동결건조골을 실험에 사용하였다.

이번 연구에 사용한 이종골은 호주산 소에서 채취한 우골로, 피질골과 해면골이 8:2의 비율로 구성된 제품이며, 화학적 처리를 통해 단백질과 면역거부요소, 항원을 제거 후 감마선 조사를 통해 다시 한번 항원을 제거하는 2중의 처리과정을 통해 외피보유바이러스(enveloped viurs)와 외피비보유바이러스(non-enveloped virus)까지 완벽하게 불활성화되도록 처리한 이종골을 사용하였다[34]. 이 이종골은 화학적 방법을 통해 단백질과 면역거부요소, 항원을 제거한 우골로 열을 가해 단백질과 면역거부요소, 항원을 제거한 우골보다 더 높은 강도를 보이며 자연골과 더 유사한 성질을 갖고 있어 골이식 시 더 나은 효과를 기대되는 제품이었다[35].

차폐막은 흡수성 차폐막(Collaguide; Oscotec Co., Ltd., Seongnam, Korea)으로 이식부위를 차단해 주었다. 최근에는 임상적으로 비흡수성 차폐막에 비해 흡수성 차폐막을 사용하는 경우가 대부분이므로 흡수성 차폐막으로 차단하였으며, 치주치료용으로 허가된 제품을 사용하였다.

봉합사는 흡수성 봉합사(Surgifit; AILEE Co. Ltd., Busan, Koera)를 이용하였다.

감염 예방을 위해 Gentamicin (0.1 mg/kg; Daesung Microbiological Labs Co., Ltd., Seoul, Korea)을 사용하였다.

개체의 희생을 위해 KCL solution (1 mg/kg)을 이용하여 희생하였다.

실험 방법

본 연구는 조선대학교 동물실험 윤리위원회 승인하에 진행되었다(승인번호: CIACIC2017-A0007). Ketamine-HCl (5 mg/kg)과 Xylazine HCl (1.5 ml/kg)을 사용하여 마취시킨 후 두개 부위의 털을 깎고 소독을 실시하였다. 이후 골막을 포함하여 절개 시행 후 전층으로 판막을 거상하여 두개골을 노출시켰다. 6 mm trephine (외경 8 mm, 3i) bur를 사용하여 두개골에 좌우 2개씩 2열로 총 4개의 골 결손부를 형성하였다(Fig. 1). 4개의 골 결손부에 ① 대조군: 골이식재 넣지 않음, ② 실험 I군: 이종골(intergraft)과 인간동종골(Regenoss)을 부피비로 혼합(50:50)하여 이식, ③ 실험 II군: 인간동종골 100% 이식, ④ 실험 III군: 이종골 100% 이식을 각각 결손부에 시행하였다. 이식 후 골이식재의 이탈과 연조직의 함입을 차단하기 위해 흡수성 차폐막(CollaGuide)으로 이식부위를 차단해 주었다. 창상은 흡수성 봉합사(Surgifit)를 이용하여 골막과 상피 각 층별로 봉합을 시행하였다. 감염예방을 위하여 2일 동안 Gentamicin (0.1 mg/kg)을 피하주사하였다.

Fig. 1.

Photographs of experimental process steps. (A) Four circular defects of 8 mm diameter were prepared in the rabbit vault. (B) Bone graft to the surgical sites (control group, 3 experimental groups). (C) Adaptation of barrier membrane. (D) After 4 and 8 weeks, formation of new bone on the surgical sites. (E) Fragment of surgical sites.


각 이식재에 따른 골생성 여부를 조직학적으로 평가하기 위해 수술 4주 후, 8주 후에 토끼의 정맥 내에 KCL (1 mg/kg)을 주사하여 희생시켰다. 토끼의 두개골을 전층판막으로 거상한 후 reciprocal saw를 사용하여 이식부위를 침해하지 않고 조심스럽게 두개골을 제거하였다.

제거된 두개골 절편을 4% paraformaldehyde 용액에 고정하였으며, 탈회용액(Calci-clear Rapid; National diagnostics, Atlanta, GA, USA)에서 2일 동안 실온에서 탈회한 후 통법에 따라 탈수하고 파라핀에 포매하였다. 포매된 절편을 6 μm 두께로 박절하고 Hematoxylin-Eosin 염색을 시행하였다. 준비된 표본을 광학 현미경으로 관찰하고 MagnaFire digital camera system (Optronics, Goleta, CA, USA)으로 이미지를 추출하였다. 조직계측은 Visus Image Analysis System (Image & Microscope Technology, Daejeon, Korea)을 사용하여 new bone, residual bone graft, connecitve tissue 영역을 측정하고 분석하였다.

통계처리

본 각 주의 대조군과 실험군의 반복 실험을 걸쳐 평균표준편차로· 표시하였다. 자료의 통계 분석은 IBM SPSS Statistics ver. 20.0 software (IBM Co., Armonk, NY, USA)를 사용하였다. 각 군마다의 유의적 차이를 확인하기 위해서 Mann-Whitney test을 이용하였고, 유의수준 0.05, 신뢰수준 95%에서 검증하였다.

결과

4주 희생군

대조군은 이식재 적용 없이 차폐막으로만 피개한 결손부로서 평균적인 신생골 비율은 5.8%로 나타났고, 나머지 부분은 결합조직으로 채워져 있었다. 신생골은 결손부의 절단된 경계부를 따라 교직골의 형태로 형성되었다(Table 1, Fig. 2A).

Analysis of the percentage of new bone formation, residual bone graft and connective tissue between 4 weeks and 8 weeks group

NB (%)RG (%)CT (%)



4 wk8 wk4 wk8 wk4 wk8 wk
Control5.8±1.2819.2±3.59**94.2±1.2880.76±6.39
Group I6.5±3.2127.1±8.24*,**51.6±5.2837.6±7.07**46.9±4.07*35.3±13.61*
Group II6.6±2.9428.2±10.0*,**50.2±5.1235.0±8.82**43.2±3.40*36.82±8.31*
Group III6.1±1.9425.5±6.60*,**47.2±5.4338.1±3.88**46.7±6.64*36.46±10.12*

Values are presented as mean±standard deviation.

NB, new bone; RG, residual graft; CT, connective tissue (4 weeks n=5, 8 weeks n=5).

*Statistically significant compared to control (p<0.05).

**Statistically significant between 4 weeks and 8 weeks (p<0.05).


Fig. 2.

Histologic view in 4 weeks. (A) Control group: it can be seen that the entire bone defects are covered with continuous thin new bone. (B) Group I: new bone is formed along the cut border of the defect. (C) Group II: new bone is formed along the cut border of the defect. (D) Group III: new bone is formed along the cut border of the defect. (Upper figure) High magnification, (Lower figure) low magnification. RG, residual graft; NB, new bone.


실험 I군은 인간동종골과 이종골을 부피비로 1:1의 비율로 혼합하여 이식한 부위로 평균 6.5%의 신생골이 관찰되었다. 잔존 골이식재는 51.6%이었으며, 골이식재 주변으로 신생골이 관찰되었다. 결합조직은 46.9%를 차지하였다(Table 1, Fig. 2B).

인간동종골만 적용한 실험 II군에서는 6.6%의 신생골, 50.2% 잔존 골이식재, 46.9%의 결합조직이 관찰되었다(Table 1, Fig. 2C).

실험 III군은 이종골 100.0% 적용한 그룹으로 신생골 6.1%, 잔존 골이식재 47.2%, 결합조직은 46.7%이 관찰되었다(Table 1, Fig. 2D).

4주 희생군에서 신생골은 각 그룹간 통계적 유의성은 없었다(p>0.05). 결합조직은 대조군에 대해 각 실험군 모두 통계학적인 유의성이 있었다(p<0.05). 잔존골이식재의 비율과 결합조직 비율에서 각 실험군간 통계학적인 유의성은 없었다(p>0.05)(Table 1).

8주 희생군

대조군에서 신생골 비율은 19.2%이고, 나머지는 결합조직으로 채워져 있었다. 신생골은 골 결손부의 경계 주위로 교직골의 형태로 형성되어 있었다. 일부 토끼에서는 연속적으로 전체 골 결손부를 얇게 덮은 골이 관찰되었다(Table 1, Fig. 3A).

Fig. 3.

Histological view in 8 weeks. (A) Control group: new bone was ob­served from the border of the bone defect, thin discontinuous cancellous bone and woven bone were mixed, and only thin fibrous tissue was observed at the center of the defect. (B) Group I: new bone is formed along the cut border of the defect. (C) Group II: new bone was formed as an anastomosed woven bone. (D) Group III: the thin immature bone continuously covers the defect. (Upper figure) High magnification, (Lower figure) low magnification. NB, new bone; RG, residual graft.


실험 I군에서는 평균 27.1%에서 신생골이 형성되었고 37.6% 잔존 골이식재와 35.3%의 결합조직으로 이루어져 있었다. 조직 내 염증 세포 침윤이 있었고, 골이식재와 절단 경계 부위로 신생골이 관찰되었다(Table 1, Fig. 3B).

실험 II에서는 평균적으로 28.2%의 신생골과 35.0% 잔존 골이식재, 36.8%의 결합조직이 관찰되었다. 신생 혈관이 문합되어 있는 것이 관찰되었다(Table 1, Fig. 3C).

실험 III군는 신생골 25.5%, 잔존 골이식재 38.1%, 36.5%의 결합조직이 관찰되었다(Table 1, Fig. 3D).

8주에서는 신생골의 비율은 대조군에 비해 실험 I군, 실험 II군, 실험 III군 모두 높게 나타났으며, 통계적으로 유의한 차이였다(p<0.05). 그리고 인간동종골만 적용한 실험 II군에서 신생골이 가장 큰 비율이 보였으며, 이종골만 적용했던 실험 III군에서 가장 작은 수치를 나타내었다. 이는 4주 희생군에서도 실험군 사이에서 나타난 경향과 동일하다. 하지만 실험 I군, 실험 II군, 실험 III군간에 통계적인 유의성은 없었다(p>0.05).

결합조직은 대조군에 대해 실험 I군, 실험 II군, 실험 III군 모두 통계학적인 유의성이 있었으나(p<0.05) 실험군 사이에는 통계적인 차이는 없었다(p>0.05).

4주와 8주 군간 비교를 해보면 신생골 형성에 있어 대조군, 실험 I군, 실험 II군, 실험 III군 모두 신생골 비율이 증가하였으며, 이는 통계적으로 유의한 차이였다(p<0.05). 대조군을 포함한 모든 실험군에서 결합조직의 비율이 4주에 비해 감소하였으며, 이는 통계적으로 유의한 차이였다(p<0.05). 결합조직 비율은 모든 실험군에서 4주에 비해 8주에 감소하였으나 대조군과 실험 III군에서만 통계적으로 유의한 차이였다(p<0.05)(Table 1, Fig. 4).

Fig. 4.

Histomorphometric analysis between 4 weeks and 8 weeks. NB, new bone; RG, residual graft; CT, connective tissue.


고찰

임계결손(critical defect)이란 동물의 일생 동안 자발적으로 치유되지 않는 가장 작은 골내 결손을 말한다[36]. 토끼의 두개골에서 임계결손크기는 15 mm로 알려져 있다[37,38]. 이번 실험에서는 임계결손보다는 작은 8 mm직경의 골 결손부를 형성하였으며, 결손부가 알려진 임계결손크기보다 작기 때문에 대조군에서도 일정 수준의 골형성이 관찰될 수 있었다. 하지만 4주, 8주간으로 설정한 실험 기간은 결손부를 회복하는 초기 골 재생의 양상을 확인하기 위한 기간으로, 결손부를 회복하는 초기 골 재생 양상의 확인에는 8 mm의 골 결손부로도 충분한 것으로 생각된다. Mojgan 등[39]은 토끼의 두개골에 6 mm의 골 결손부를 형성후 이종골(탈단백 우골: deproteinized bovine bone, DBB)을 이식 후 8주간 치유과정을 부여한 골유도 재생술 실험을 시행하였다. 이 결과는 Torres 등[40]이 15 mm의 임계결손에 이종골을 이용하여 골유도 재생술 시행 후 8주간 치유과정을 부여한 실험에서 보고한 염증반응과 골 재생반응이 유사하였다. 이번 연구에선 기존연구들을 토대로 8 mm의 골 결손부를 형성하고 4주와 8주에 희생하는 것으로 실험을 진행하였다.

이번 실험의 조직학적인 결과를 보면, 4주군의 골 이식재을 적용하지 않은 대조군을 살펴보면 골 결손부의 경계부에서부터 신생골이 관찰되었고 얇은 비연속성의 해면골 형태의 골과 교직골이 혼재되어 나타났다. 결손부의 중심에서는 얇은 섬유성 조직만 관찰할 수 있었다.

실험 I군, 실험 II군, 실험 III군은 골 결손부의 절단 경계 부위에서만 신생골이 발견되었고 중앙 부위에서는 아직 골 재생이 이루어지지 않았다.

8주 군에서는 대조군에서도 전체 골 결손부가 연속적인 얇은 신생골으로 덮혀 있었다.

실험 I군은 결손부 주변으로 얇은 불연속적인 해면골과 교직골이 관찰되며 결손부의 중심은 얇은 결합조직만 관찰되었다. 실험 I군은 결손부 경계 부위로 신생골의 형성이 관찰되며 교직골이 결손부 중앙에서 관찰되었다. 실험 II군은 혈관이 문합된 신생골이 골 결손부에 연속된 신생골로 채워져 있는 것이 관찰되었다. 실험 III군은 얇은 미성숙골이 연속적으로 결손부를 덮고 있었다. 이 조직학적 소견은 이전의 연구와 유사했다

Gu 등[41]은 가토의 두개골에 8 mm의 결손부를 형성후 대조군으로 혈병만 형성되도록 하였으며, 실험군으로 무기질 우골기질을 골 결손부에 이식 후 봉합을 시행하고 4주와 8주 후 희생하여 조직학적으로 관찰하였다. 그 결과 4주 대조군에서는 대부분 성긴 결합조직만 관찰되었으며, 결손부 변연과 인접 부위에서 소량의 신생골이 발생 되었으며 8주에는 변연에 인접한 부위의 신생골 형성량이 증가되어 있었으며, 결합조직이 조직화된 양상이 관찰되었다. 4주 실험군은 결손부 변연과 이식재 입자 주변으로 신생골의 형성이 있으나 결손부의 많은 부분이 잔존이식재와 결합조직으로 채워져 있었다. 8주 실험군에서는 결손부 변연과 이식재 주변으로 신생골 양이 약간 증가하였으나 4주와 비슷한 소견이라고 보고하였다. 이번 연구에서 대조군과 실험 III군에서 신생골 형성이 Gu 등[41]의 연구에 비하여 유사한 결과가 관찰되었다.

Lee 등[42]은 가토의 두개골에 8 mm의 골 결손부를 형성 후 피질-해면 동결건조골(cortico-cancellous FDBA)을 이식 후 4주와 8주 후 희생하여 조직학적으로 관찰하였다. 결과는 이번 연구의 실험 II군과 유사한 양상이었다. 4주 군에서는 골양조직이 해면골 이식재 조각 주변으로 현저하게 생성되어있는 것을 관찰할 수 있었으며, 8주군에서는 골 결손부의 변연 뿐 아니라 중앙까지 신생골이 형성되어 있음을 보고하였다. 이 조직학적 소견은 이번 연구에서 인간동종골을 이식한 실험 II군에서 보여준 조직학적 소견과 유사한 양상이었다.

이번 연구의 조직계측학적인 분석을 보면 4주에서 평균적인 신생골 비율은 대조군에서 5.8%, 실험 I군 6.5%, 실험 II군 6.6%, 실험 III군 6.1%로 분석되었다. 8주에서는 평균적인 신생골 비율이 대조군에서 19.2%, 실험 I군에서는 27.1%, 실험 II군는 28.2%, 실험 III군은 신생골 비율 25.5%로 분석되었다. 각 이식재 중 인간동종골의 비율이 높을수록 신생골 생성이 많이 일어남이 관찰되었다. 그러나 이는 통계적으로 유의한 수준의 차이는 아니었다.

Ryu 등[43]은 가토에 6.5 mm의 골결손을 형성 후 동결건조골과 탈단백우골을 이용하여 골유도형성술을 시행하고 8주 후 희생하여 신생골 양을 비교하였다. 비록 조직계측학적으로 분석하지 않았으나 탈단백우골을 이식한 군에 비해 동결건조골을 이식한 군에서 신생골 형성이 더 많았음을 보고하였다. 이는 이번 연구와 동일한 결과이다.

Lee 등[42]의 연구에서는 가토 두개골 결손부에 피질-해면 동종골을 이식후 4주 후 평균 신생골비율을 25.4%, 8주 후의 평균 신생골비율을 37.8%로 보고하였다. 이번 연구와 비교해보면 8주의 비율이 39.2%로 Ryu 등[43]의 연구와 유사함을 알 수 있다. 또 Gu 등[41]의 연구에서는 가토 두개골 결손부에 아무것도 이식하지 않은 대조군 중 4주군의 평균 신생골비율을 5.3%, 8주군은 20.1%로 보고하였으며, 무기질 우골기질을 이식한 실험군 중 4주군의 평균 신생골 비율을 6.2%, 8주군은 26.6%로 보고하였다. 또 Mojgan 등[39]의 연구에서는 가토의 두개골 결손부에 아무것도 이식하지 않은 대조군 중 4주군의 평균 신생골비율을 13.3%, 8주에서 18.7%로 보고하였고, 무기질 우골기질을 이식한 실험군에서는 4주에서 16.1%, 8주에서 22.9%로 보고하였다. 이번 연구에서는 4주에 희생한 대조군의 평균 신생골비율이 5.8%, 8주에서 19.2%로 두 연구와 유사한 비율을 보여준다. 두 연구의 실험군은 이종골로 동일한 제품이며, 본 실험에서 이종골을 사용한 실험 III군의 평균 신생골 비율과 비교해보면 4주에서 6.1%, 8주에서 25.5%로 두 연구의 평균 신생골비율과 유사한 결과를 볼 수 있었다.

Mojgan 등[39]의 연구에서는 잔존골이식재의 비율도 보고하였다. 무기질 우골기질을 이식한 실험군에서 4주의 평균 잔존이식재 비율은 46.0%, 8주에서 36.5%였다. 이번 연구의 실험 III군의 평균 잔존이식재 비율은 4주 희생한 실험 III군에서 47.2%, 8주 38.0%였다. 두 연구가 비슷한 결과를 보여주었다

4주군에 비해 추가적으로 부여된 4주간의 치유 기간은 8주 희생군에서 4주군에 비해 높은 신생골비율의 결과를 만들었다. 이는 4주보다는 8주가 골형성을 위한 충분한 기간이었음을 알 수 있었다. 그러므로 임상적으로도 골이식을 시행한 경우에는 치유를 위해 충분한 시간을 부여하는 것이 필요할 것이다.

관찰 기간이 더 길다면 골의 성숙에 따라 골흡수도 나타날 것으로 생각된다. 각 이식재에 따라 골흡수저항성이 다르므로 인간동종골과 이종골 간의 흡수율과 이 둘을 혼합하여 이식한 부위의 신생골흡수율도 다를 것으로 생각되며, 이에 관한 연구도 추후 필요하리라 생각된다.

이번 실험에서 실험 II군인 인간동종골은 인간 동결건조골로 골유도능을 가지고 있으나 토끼에게는 동종골이 아닌 이종골로 간주할 수 있다. 따라서 이 실험에서 실험 II군과 실험 III군 모두 100.0% 이종골 이식이라고 할 수 있다. 본 실험에서 4주군과 8주군에서 실험 II군과 실험 III군에서 신생골 형성에 있어서 약간의 차이가 남을 확인할 수 있다. 이러한 차이가 발생된 이유로 두가지 가능성을 생각해볼 수 있다. 첫 번째로 이식재의 처리과정의 차이로 인해 골이식재의 골형성능과 골흡수저항성의 차이로 인해 발생되었을 가능성이다. Piattelli 등[32]은 동결건조골이 탈회동결건조골에 비해 신생골형성과 골흡수저항성에 더 나은 결과를 보인다고 보고한 바 있다. 그러나 Gothi 등[44]은 골내결손부의 치료를 위한 골유도 재생술에서 동결건조골과 탈회동결건조골이 임상적, 방사선적으로 차이가 없었다고 보고한 사례도 있었다. 그러므로 이에 관한 조금 더 정확한 연구분석이 필요하리라 판단된다.

다른 한가지 가능성은 이종골 이식재라도 이식재의 종(種, species)에 따라 골형성의 효과가 차이가 날 가능성을 생각해볼 수 있다. Kim 등[45]은 동일한 제조과정을 거친 입자마골과 입자우골간의 치주결손부에서의 골재생능을 확인하기 위한 실험을 성견에서 시행 후 조직계측학적인 분석을 시행한 바 있다. 그 결과 실험 10주에서는 우골이 마골에 비해 신생골 형성이 많았으며, 16주와 24주에서는 마골이 우골에 비해 신생골 형성이 많은 결과를 보고하였다. 이는 이번 연구와 유사한 결과로 이종골이라도 골이식재의 종에 따라 골형성능이 다른 결과를 보여주고 있다. 현재 주로 이용되는 이종골재료로는 우골, 마골, 돈골 등이 사용되고 있으므로 추후 골 이식재의 종에 따른 골형성능의 차이에 관한 후속 연구가 필요하리라 생각된다.

이번 연구는 골유도 재생 시 사용하는 골이식재 중 성장인자를 함유하고 있으며 세포외기질로의 역할을 하는 인간동종골과 세포외기질의 역할을 주로 하는 두 가지 골이식재의 골재생능력과 두 이식재를 혼합하여 이식 시의 골재생 능력의 차이를 확인하고자 하였다.

그 결과 인간동종골의 비율이 높을수록 신생골의 생성이 높게 일어남을 확인할 수 있었다. 또한 4주와 8주간의 비교를 통해 골이식재를 이용한 골유도 재생술 시에는 충분한 치유기간을 부여하는 것이 필요함을 확인할 수 있었다. 이는 임상적으로 적용 가능한 결과라고 할 수 있다.

추후 장기간의 치유 기간을 부여 시 골유도 재생술 부위의 흡수가 일어날 것이다. 이 때 골이식재의 종류에 따라 흡수율도 달라질 것으로 예상되는 바, 추후 이에 관한 연구를 병행한다면 더욱 좋은 결과를 도출할 수 있으리라 판단된다.

ACKNOWLEDGEMENTS

This study was supported by research fund from Chosun University Dental Hospital, 2016.

CONFLICT OF INTEREST

The authors declare that they have no competing interests.

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