임플란트 고정체의 다양한 디자인은 임플란트에 가해진 교합력을 최종적으로 골에 전달하는 양상을 결정하게 된다. 하지만 같은 교합력을 받더라도 상부 보철물의 구조에 따라 고정체에 전달되는 힘이 달라질 수 있다. 대부분의 임플란트 보철물은 단일 요소가 아니라 각 구성요소들이 결합되는 구조이므로 연결부의 특성에 따라 고정체에 최종 전달되는 힘이 달라지게 된다. 따라서 임플란트 주위염과 관련한 초기 치조골 흡수에 가장 중요한 영향을 미치는 요소는 고정체의 상부구조(crest module)와 고정체-지대주의 연결부(abutment connection) 디자인이다. 이번 회차에서는 지대주 연결부의 다양한 종류 및 변천사에 대하여 알아보고자 한다.
역사적으로 살펴보면, Branemark 임플란트가 개발되었을 때 지대주 연결부위는 Butt joint를 가진 0.7mm높이의 External Hex구조였다. 그 당시 임플란트는 완전 무치악 부위에서 사용되었으므로 교합력에 잘 저항할 수 있는 지대주 연결 구조보다는 오히려 임플란트 고정체를 식립할 때 회전 기구에 장착할 수 있는 고정체 유지 구조로서 작용하도록 고안되었다. 시간이 흐르고 점차 임플란트가 단일 치아 결손을 대체하는 수단으로 자리잡으면서 지대주 연결 부위가 교합력에 저항할 수 있는 디자인을 가지게 될 필요가 생겼다. 이 때부터 지대주 연결 부위에 대한 복잡한 변화들이 생겨났는데, External Hex의 크기(높이: 0.7, 0.9, 1.0, 1.2mm, 너비: 2.0, 2.4, 2.7, 3.0, 3.3, 3.4mm)가 커지거나<그림1-1>, Butt joint Hexagon을 대신할 다른 형태(Tapered Hexagon, Octagon, Spline등)가 등장한 것이 가장 대표적이다<그림1-2>. Hex의 크기가 커지면 지렛대 받침점 길이가 증가하여 회전력 저항에 유리하므로 연결부의 안정을 가져오고, 지대주 나사 결합부를 깊게 형성할 수 있어서 External 연결부의 가장 큰 문제인 지대주 나사의 풀림 현상(screw loosening)을 감소시킬 수 있다.
이렇게 다양한 디자인의 변화로 가장 큰 문제였던 나사 풀림은 많이 줄일 수 있었지만 그럼에도 불구하고 External 연결부(이하 external)의 임상적 한계는 여전히 존재하였는데, 때마침 나타난 Internal 연결부(이하 internal)가 이에 대한 해결책으로 주목을 받기 시작하였다. 가장 먼저 소개된 것은 1986년 Dr.Niznick이 개발한 Core-vent와 Screw-vent 임플란트의 지대주 연결부로 0.5mm의 45도 bevel 하방에 1.5mm깊이의 Internal Hex구조였다<그림2-1>.
우리가 익숙하게 아는 바와 같이 internal은 external에 비해 상방에 존재하던 연결부를 하방으로 내리면서 임플란트에 불리한 측방력을 고정체 하부로 분산시키고, 지대주 나사를 보호해주며 지대주 연결부에서 발생하는 미세한 틈을 고정체 내부로 가져옴으로써 상대적으로 미생물 차단 효과 등의 장점이 있다. internal이 소개된 이후부터는 이 디자인을 발전시키기 위한 다양한 변화들이 시도되었는데<그림2-2>, 그 중에서도 가장 의미 있는 결과는 ‘Morse taper’의 적용이었다. 이는 두 물체의 단순한 나사 연결 고정을 넘어서는 마찰력을 이용한 기계적 고정, 즉 friction fit의 개념이다.
한편, 스위스의 Straumann사는 1974년부터 스웨덴의 Branemark group과 다르게 독자적인 기술로 임플란트를 개발하고 있었다. 형태는 크게 full body screw(S), hollow screw(HS), hollow cylinder(HC)의 3가지 종류였으며, 초기에 Titanium plasma 분사 표면(TPS)을 가진 임플란트로 널리 알려지게 되었다. 이 ITI 임플란트는 Branemark 임플란트와 전혀 다른 개념의 1-stage 수술이 가능한 non-submerged type, 즉 Tissue level 임플란트였으며 여기에 사용된 지대주 연결부가 바로 8° morse taper를 가진 internal 구조였다<그림3>.
현재까지 사용되는 internal의 디자인을 정리해보면 크게 slip fit(passive fit)과 friction fit으로 분류되는데, slip fit은 접촉부위에 약간의 틈을 허용하여 지대주와 고정체의 두 구조가 힘을 받지 않고 안착되어 맞닿을 수 있도록 하는 반면, friction fit은 접촉부위에서 양쪽의 마찰력을 이용하여 틈을 전혀 허용하지 않는 디자인이라고 할 수 있다<그림4>. 그러므로 Morse taper구조는 나사에 집중되는 응력을 연결부의 넓은 접촉면으로 분산시키는 효과가 있지만, 장기간 하중이 반복되면 두 접촉면의 정교한 접촉 정도에 따라서 찰과부식(fretting corrosion) 이라는 현상이 일어날 수도 있다.
