Dependency of dental implants’ primary stability on rotational speed of insertion: In-vitro investigations in synthetic and natural bone
합성골 및 천연골 내에서 CNC 제어 삽입을 이용한 이 인비트로(in-vitro) 연구는 회전 속도를 5rpm에서 25rpm으로 높이는 것이 여러 일차 안정성 지표를 유의미하게 개선하는 반면, 속도를 50rpm까지 더 높이는 것은 추가적인 이득을 주지 못한다는 것을 입증한다.
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치아를 상실했을 때, 새로운 크라운을 고정하기 위해 턱뼈에 티타늄 나사를 심을 수 있습니다. 이 인공 뿌리가 신체의 영구적인 일부가 되기 위해서는, 먼저 뼈 내부의 단단한 기계적 움켜쥐기에 전적으로 의존해야 하는 결정적인 대기 기간을 견뎌내야 합니다. 이 초기 움켜쥐기는 금속이 살아있는 조직과 결국 융합되게 하는 생물학적 과정의 토대가 됩니다. 만약 그 초기 몇 주 동안 나사가 조금이라도 흔들린다면, 치유 과정은 실패합니다. 외과의들은 나사의 형태와 뼈의 질이 매우 중요하다는 것을 알고 있지만, 한 가지 변수는 여전히 미스터리로 남아 있습니다. 바로 나사를 뼈 속으로 돌려 넣는 속도가 초기 안정성에 어떻게 영향을 미치는가 하는 점입니다.
이를 알아내기 위해, 이란 아미르카비르 공과대학교의 연구진은 치과용 임플란트의 회전 속도가 초기 안정성에 어떤 영향을 미치는지 테스트하기 위해 정밀한 실험을 설계했습니다. 연구진은 각각 너비 4밀리미터, 길이 10밀리미터인 60개의 동일한 나사를 사용하여 두 가지 다른 유형의 재료에 삽입했습니다. 한 가지 재료는 단단한 폴리우레탄 폼 블록이었는데, 이는 특성이 완벽하게 균일하고 반복 가능하여 실험실에서 자주 사용되는 합성 물질입니다. 다른 하나는 인간의 뼈와 유사한 복잡하고 불규칙한 구조를 모사하는 소의 갈비뼈에서 채취한 신선한 뼈였습니다. 사람의 손이나 피로도가 결과에 영향을 미치지 않도록, 컴퓨터 제어 장치가 모든 삽입 과정을 수행했습니다. 기계는 나사를 세 가지 특정 속도로 재료 속에 돌려 넣었습니다: 분당 5회 회전하는 느린 속도, 분당 25회 회전하는 중간 속도, 그리고 분당 50회 회전하는 빠른 속도입니다.
연구팀은 여러 가지 다른 방법을 사용하여 각 나사의 안정성을 측정했습니다. 그들은 나사를 돌려 넣는 데 필요한 최대 힘, 돌리는 과정 동안 사용된 총 에너지, 그리고 나사가 구멍에 얼마나 단단히 박혀 있는지를 나타내는 공진 점수를 기록했습니다. 또한, 나사를 수직으로 밀어 넣어 파손될 때까지 테스트하는 파괴 시험을 수행하여, 뼈와 나사의 결합체가 부서지기 전까지 얼마나 많은 힘과 에너지를 견딜 수 있는지 측정했습니다. 결과는 합성 폼에서 명확한 패턴을 보여주었습니다: 속도가 분당 5회에서 25회로 증가함에 따라 안정성 지표가 유의미하게 향향되었습니다. 나사는 더 단단하게 고정되었고, 밀어내는 데 더 많은 에너지가 필요했으며, 더 높은 공진 점수를 보였습니다. 그러나 속도가 분당 25회에서 50회로 더 빨라졌을 때는 안정성이 더 이상 개선되지 않았습니다. 추가적인 속도는 어떠한 추가적인 움켜쥐기도 제공하지 못했습니다.
천연 소 뼈에서의 이야기는 약간 달랐습니다. 여기서 삽입 속도는 나사를 돌려 넣는 데 필요한 힘이나 과정 중 사용된 총 에너지에는 유의미한 변화를 주지 않았습니다. 하지만 다른 안정성 척도들은 합성 폼과 유사한 이야기를 들려주었습니다. 공진 점수와 나사를 밀어내는 데 필요한 에너지는 모두 속도가 분당 5회에서 25회로 증가할 때 유의미하게 높아졌으나, 역시 속도를 분당 50회로 높이는 것은 추가적인 이점을 제공하지 못했습니다. 연구진은 합성 폼과 천연 뼈가 나사를 돌려 넣는 힘에 대해 다르게 반응한다는 점에 주목했는데, 이는 폼이 실제 뼈가 속도에 반응하는 방식을 완벽하게 복제하지 못함을 시사합니다. 이러한 차이는 합성 재료가 통제된 테스트에는 유용하지만, 살아있는 뼈의 복잡하고 속도 의존적인 행동을 완전히 재현할 수는 없다는 점을 강조합니다.
결론적으로, 본 연구는 테스트된 재료와 조건 하에서 임플란트를 분당 25회보다 빠르게 돌려 넣는 것은 초기 안정성 측면에서 추가적인 이점을 제공하지 않는다는 점을 시사합니다. 가장 큰 고정력의 이득은 매우 느린 속도에서 중간 속도로 이동할 때 발생합니다. 그보다 더 빠르게 하는 것은 임플란트를 더 견고하게 만들지는 않지만, 작업을 더 빨리 끝내주기는 합니다. 이러한 결과는 외과의들이 더 나은 결과를 얻기 위해 굳이 높은 속도를 고집할 필요가 없을 수도 있음을 나타내며, 분당 25회의 속도가 효율성과 최대 초기 안정성 사이의 균형을 맞추는 최적의 지점이 될 수 있음을 보여줍니다.
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