임플란트 뼈이식 재료 비교, 자가골·동종골·이종골·합성골의 연구 근거

임플란트 치료에 쓰이는 뼈이식재는 모두 네 가지 계열 가운데 하나에 속합니다. 자가골(autograft)은 환자 본인의 뼈로, 턱끝이나 아래턱 뒤쪽에서, 드물게는 엉덩뼈에서 채취합니다. 동종골(allograft)은 다른 사람이 기증한 뼈를 조직은행에서 처리하고 멸균한 것입니다. 이종골(xenograft)은 동물의 뼈이며 거의 언제나 소뼈입니다. 유기 성분을 제거해 광물로 된 지지체만 남깁니다. 합성골(alloplast)은 수산화인회석(hydroxyapatite), 베타-인산삼칼슘(beta-tricalcium phosphate) 또는 이 둘을 섞은 것으로, 생물에서 얻은 성분 없이 제조합니다. 각 재료는 Albrektsson과 Johansson이 2001년에 정의한 세 가지 성질에서 어떤 성능을 보이는지에 따라 선택합니다. 첫째는 골유도능(osteoinduction), 즉 뼈를 만드는 세포를 불러 모으고 자극하는 능력입니다. 둘째는 골전도능(osteoconduction), 즉 뼈가 타고 자라는 지지체 역할을 하는 능력입니다. 셋째는 이식재 자체가 어떻게 흡수되고 새 뼈로 대체되는가입니다.

골전도능과 골유도능을 모두 제대로 갖춘 재료는 자가골뿐입니다. 살아 있는 세포와 본래의 성장인자를 지닌 채 옮겨지기 때문입니다. 동종골은 처리 방식에 따라 뼈 형성을 유도하는 단백질이 일부 남아 있습니다. 이종골과 합성골은 지지체입니다. 뼈가 자라는 길은 되어 주지만 뼈 형성을 유도하지는 않습니다. 이 순위대로라면 서류상으로는 모든 경우에 자가골을 써야 하고, 실제로 자가골은 수십 년 동안 '표준(gold standard)'으로 불렸습니다. 그런데 임상 연구는 서류상의 순위보다 흥미롭습니다. 뼈를 가장 많이 만드는 재료가 환자에게 수술 부위를 하나 더 남기고, 그 뒤에는 부피가 줄어드는 재료이기도 하기 때문입니다.

출발점으로 가장 유용한 것은 Aghaloo와 Moy의 2007년 체계적 문헌고찰입니다. 환자가 가장 궁금해하는 결과, 즉 이식한 뼈에 식립한 임플란트가 살아남는지를 술식과 재료에 걸쳐 집계했기 때문입니다. 상악동에서는 12~102개월 추적한 임플란트 5,128개를 분석했습니다. 생존율은 자가골 또는 자가골 혼합 이식에 식립한 임플란트가 92%, 동종골 혼합 이식이 93.3%, 이종골 단독이 95.6%, 합성골 및 합성골·이종골 혼합이 81%였습니다. 치조골 증대술에서는 임플란트 2,620개를 분석했습니다. 생존율은 골유도재생술(GBR) 뒤 95.5%, 온레이 블록 이식 뒤 90.4%, 골신장술(distraction osteogenesis) 뒤 94.7%, 온레이·인레이 병용 이식 뒤 83.8%였습니다. 눈여겨보실 대목은, 생물학적 잠재력이 가장 큰 재료가 임플란트 생존율까지 가장 높지는 않았다는 것입니다.

상악동 이식에는 특이한 점이 있습니다. 임플란트를 식립할 때 아문 이식 부위에서 원통 모양의 조직을 떼어 내는 일이 흔해서, 각 재료가 무엇으로 바뀌는지에 대한 조직학 연구가 많이 쌓여 있습니다. Danesh-Sani의 2017년 메타분석은 이런 조직검사에서 새 뼈, 남은 이식재, 연조직의 비율을 보고한 사람 대상 연구 136편을 종합했습니다. 자가골은 새 뼈의 비율이 가장 높고 남은 이식재의 비율이 가장 낮았습니다. 골대체재, 즉 동종골·합성골·이종골은 새 뼈가 더 적고 남은 입자가 더 많았습니다. 그러나 저자들은 골대체재가 자가골의 단점을 피하는 좋은 대안이라고 판단했습니다. 자가골의 단점이란 채취 부위의 합병증, 얻을 수 있는 양의 한계, 큰 부피 변화입니다. 골대체재에 자가골을 섞어도 새 뼈 형성에서 유의한 이점은 없었습니다. 치유 기간을 보면, 4.5개월보다 오래 둔 이식 부위는 그보다 일찍 검사한 경우보다 새 뼈가 유의하게 많았습니다. 하지만 대략 6개월을 넘겨 기다려도 대부분의 재료에서는 더해지는 것이 없었고, 동종골만 예외였습니다.

Corbella의 2016년 메타분석은 측방 접근 상악동 거상술 뒤의 조직형태계측 연구 84편을 분석해, 이와 맞아떨어지는 결론에 이르렀습니다. 자가골 단독은 소뼈 단독보다 새 뼈를 유의하게 더 많이 만들었습니다. 그러나 둘을 섞은 경우는 소뼈 단독과 차이가 없었습니다. 그리고 소뼈는 수산화인회석보다 새 뼈를 유의하게 더 많이 만들었습니다. 저자들의 조언은 이렇습니다. 새 뼈를 최대한 많이 만드는 것이 일차 목표라면 여전히 자가골을 고려해야 합니다. 채취 부위의 합병증이 걱정된다면 소뼈나 인산삼칼슘·수산화인회석 혼합재를 예측 가능한 선택으로 볼 수 있습니다.

이 조직학 연구에서 나온 두 가지 사실 때문에, 저는 제조사의 주장을 다르게 읽습니다. 첫째, 남아 있는 이식재 입자는 실패가 아닙니다. 탈단백 소뼈(deproteinised bovine bone)는 아주 천천히 흡수됩니다. 그래서 6개월째 조직검사에서도 상당량이 새 뼈와 하나가 된 채 남아 있습니다. 바로 이 느린 흡수 덕분에, 만들려고 했던 부피가 유지됩니다. 둘째, 조직검사에서 새 뼈가 차지하는 비율은 그 자리에 식립한 임플란트의 생존율과 같은 것이 아닙니다. Aghaloo의 상악동 자료를 보면, 새 뼈 비율이 더 낮은 이종골에서 임플란트 생존율이 가장 높았습니다. 형태를 지키는 지지체가, 뼈를 더 많이 만들고 나서 부피의 절반을 잃는 이식재보다 나은 결과를 낼 수 있습니다.

현재의 적응증을 가장 분명하게 정리한 것은 Sanz와 Vignoletti가 2015년 Dental Materials에 실은 리뷰입니다. 결론은 다음과 같습니다. 탈단백 소뼈 무기질(deproteinised bovine bone mineral)은 골전도성이 있고 공간을 유지하며 천천히 흡수되므로, 대부분의 임상 적응증에 효과적입니다. 수산화인회석과 베타-인산삼칼슘 혼합재도 비슷한 조직학적·임상적 결과가 보고되었습니다. 측방 골증대, 특히 임플란트 식립과 함께 하는 측방 골증대에서는 이제 골대체재 사용이 표준 치료입니다. 그리고 수직 높이를 만들어야 하는 곳에서는 자가골 블록 이식이 여전히 선택 방법입니다. 저도 이 구분을 따릅니다. 폭은 골대체재가 맡습니다. 높이는, 애초에 이식으로 높이를 만들기로 한다면, 여전히 뼈가 맡습니다.

Jensen과 Terheyden의 2009년 ITI 리뷰는 국소적인 치조골 결손을 다룬 연구 108편을 결손 유형별로 검토했습니다. 그리고 이식을 고민하는 환자분께 가장 중요한 결론을 더했습니다. 증대한 뼈에 식립한 임플란트의 생존율이 원래 뼈에 식립한 임플란트와 비슷하다는, 높은 수준의 근거가 있다는 것입니다. 연구마다 조건이 너무 달라 어느 결손 유형에서도 하나의 이식 방법을 최선이라고 할 수는 없었습니다. 하지만 특정 적응증에서는 근거가 잘 쌓인 재료가 여럿 있다고 볼 수 있었습니다. Chiapasco의 동반 리뷰는 이와 관련된, 더 겸손한 결론에 이르렀습니다. 어느 한 술식이 다른 술식보다 결과가 낫다고 입증하기는 어려웠고, 모든 술식에는 장단점이 있었습니다. 그러니 더 간단하고, 덜 침습적이고, 합병증이 덜 생기고, 목표에 더 빨리 이르는 술식을 우선해야 한다는 것입니다.

폭을 넓힐 때 Chiapasco의 기준을 가장 자주 충족하는 술식은 골유도재생술(GBR)입니다. 입자형 이식재를 흡수성 콜라겐 차폐막으로 덮는 방법이며, 가능하면 임플란트 식립과 동시에 합니다. Wessing의 2018년 메타분석은 대조군이 있는 연구 20편을 분석했습니다. 임플란트를 이식과 함께 식립하든 나중에 식립하든 생존율은 비슷했습니다. 콜라겐 차폐막 아래의 무기질 소뼈(anorganic bovine bone)는 충분한 양의 뼈를 재생시켰고, 임플란트 생존율도 높았습니다. 교차결합(cross-linked) 차폐막은 비교차결합 차폐막보다 노출이 약 30% 더 자주 생겼습니다. 차폐막을 고정하는 것과 피질골에 작은 구멍을 내 피가 나오게 하는 것은 둘 다 뼈의 증가를 조금씩 개선했습니다. 결손 상태가 허락하면 임플란트를 동시에 식립하라는 이 메타분석의 권고는 환자분께 수술 한 번을 덜어 드리는 권고입니다. 저희 치과의 위턱 측절치 증례가 바로 그런 경우였습니다.

자가골의 생물학적 장점은 채취 부위라는 대가를 치르고 얻습니다. 그 대가를 가장 숨김없이 정리한 것이 Nkenke와 Neukam의 2014년 리뷰입니다. 비교 연구 24편 전반에서 환자들은 아래턱 가지(하악지, ramus)에서 채취하는 방법을 선호했습니다. 국소마취로 외래에서 할 수 있는 방법입니다. 턱끝 채취는 수용도가 낮았습니다. 채취 부위의 통증, 피부 감각 이상, 상처 치유 문제 같은 합병증이 적지 않았기 때문입니다. 환자들은 턱끝보다 엉덩뼈를 선호했습니다. 엉덩뼈 채취에는 전신마취와 입원이 필요한데도 그랬습니다. 엉덩뼈 안에서는 뒤쪽 능선이 앞쪽보다 합병증이 적었습니다. 또 하나의 대가는 흡수입니다. 블록 이식재는 아무는 동안 부피의 일부를 잃습니다. 그래서 Danesh-Sani는 큰 부피 변화를 자가골의 단점으로 꼽았고, 폭을 넓힐 때는 형태를 지키는 골대체재가 더 나은 경우가 많습니다.

그래서 제 진료에서 자가골은 꼭 필요한 곳에만 골라 쓰는 도구입니다. 아래턱에서 수직 높이를 만들어야 하고 짧은 임플란트가 정말로 선택지가 되지 못할 때, 블록은 아래턱 가지에서 채취합니다. 이런 결정은 짧은 임플란트 임상시험들 덕분에 더 드물어졌습니다. 바깥쪽(입술·볼 쪽)의 얇은 뼈벽에 윤곽을 만들어야 할 때는, 입자형 소뼈 무기질을 콜라겐 차폐막으로 덮어 두 번째 상처 없이 해결합니다. 상악동에서는 남아 있는 뼈 높이와 환자분이 기다릴 수 있는 시간을 보고 소뼈 무기질, 동종골, 혼합재 가운데 선택합니다. 대부분의 재료에서 약 6개월의 치유가 기다린 만큼의 이득이 줄어드는 시점이라는 Danesh-Sani의 결과도 함께 고려합니다. 이식 뒤 회복이 어떤 느낌인지는 뼈이식 치유 단계 안내에, 시술 자체는 뼈이식 페이지에 설명해 두었습니다.

보조 수단 두 가지도 짚어 둘 만합니다. 혈소판 풍부 피브린(PRF)은 환자 본인의 혈소판을 농축해 만든 혈병으로, 연조직 치유를 돕기 위해 널리 쓰입니다. Strauss의 2018년 체계적 문헌고찰은 치조골 보존과 골유착 초기 단계에서 이점이 있다는 중간 수준의 근거를 확인했습니다. Miron의 2017년 리뷰는 골증대술이나 상악동 거상술에서 PRF가 뼈를 더해 준다는 무작위 연구 근거를 거의 찾지 못했습니다. 저는 연조직 치유의 이점 때문에 PRF를 쓰며, 그 이상은 약속하지 않습니다. 동의서에도 같은 내용이 적혀 있습니다. 이식재 없이도 뼈 형성을 유도할 수 있는 성장인자, 재조합 골형성단백질(BMP)은 미래 연구 리뷰에서 다룹니다.

상악동 바닥에 뼈를 이식하는 술식은 다른 어떤 골증대술보다 많이 연구되었습니다. 그 성적을 규정하는 두 체계적 문헌고찰은 Wallace와 Froum의 2003년 리뷰와 Pjetursson의 2008년 리뷰입니다. Pjetursson은 연구 48편, 임플란트 12,020개를 종합했고, 연간 실패율 추정치는 3.48%였습니다. 이는 3년 임플란트 생존율 90.1%에 해당합니다. 환자 단위로 분석하면 3년 동안 임플란트를 잃은 환자가 16.6%였습니다. 가장 좋은 결과, 즉 3년 임플란트 생존율 98.3%는 표면이 거친 임플란트를 식립하고 측방 창(lateral window)을 차폐막으로 덮었을 때 나왔습니다. 그보다 앞선 Wallace와 Froum의 리뷰도 술식에 대해 같은 결론에 이르렀습니다. 또 이식한 상악동에 식립한 임플란트가 원래 뼈의 임플란트와 비슷한 비율로 생존한다고 보았습니다.

탄탄한 성적입니다. 그리고 짧은 임플란트 연구와 맞세우기보다는 나란히 놓고 읽어야 합니다. 표면이 거친 임플란트를 쓰고 측방 창을 차폐막으로 덮는 상악동 이식은 예측 가능한 술식입니다. 같은 자리의 짧은 임플란트는 더 적은 수술로 같은 생존율에 이른다는 사실이 이제 밝혀졌습니다. 환자분이 어느 쪽 치료를 받을지는 촬영 영상의 뼈 높이, 치조골의 폭, 그리고 환자분이 받아들일 수 있는 수술의 범위로 정해야 합니다. 외과의가 어느 술식을 하고 싶어 하는지로 정해서는 안 됩니다. 상악동 바닥이 가깝고 치조골이 넓은 경우, 저는 점점 더 어떤 이식도 하지 않고 짧은 임플란트를 식립합니다. 뼈 높이가 아주 낮은 경우에는 천천히 흡수되는 골대체재를 쓰는 측방 창 상악동 이식이 여전히 근거가 잘 쌓인 방법이며, 단계별 안내 페이지에서 설명합니다.

골증대술 연구의 방법론적 질이 낮고, 더 크고 잘 설계된 장기 연구가 필요하다는 Chiapasco의 2009년 지적은 지금도 대체로 맞습니다. 대부분의 비교는 조직검사가 쉬운 상악동에서 재료끼리 한 것입니다. 수직 골증대술에 관한 더 어려운 질문들은 소규모 연구에 기대고 있습니다. 6개월째 조직검사 결과와 10년 뒤 임플란트의 경과 사이의 관계는 한 번도 직접 확인된 적이 없습니다. 그래서 재료 선택은 대리 지표에 근거해 이루어집니다. 그리고 새로운 재료들, 즉 환자 맞춤형으로 프린팅한 지지체, 성장인자 운반체, 골유도 단백질을 보존하도록 처리한 동종골은 이제 표준이 된 소뼈 무기질과 비교한 자료가 거의 없습니다.

그래도 이미 확립된 사실만으로 진료하기에는 충분합니다. 골증대가 성공하면, 증대한 뼈에 식립한 임플란트는 원래 뼈의 임플란트만큼 잘 생존합니다. 천천히 흡수되는 골대체재는 환자 본인의 뼈보다 폭을 더 잘 유지하고, 채취 부위도 남기지 않습니다. 높이를 만드는 재료는 여전히 자가골입니다. 그리고 짧은 임플란트로 충분해서 하지 않아도 되는 이식이, 모든 이식 가운데 가장 안전한 이식입니다. 이식한 모든 부위를 견주는 기준선은 임플란트 생존율 연구 리뷰에 정리되어 있습니다.