An Investigation of Heat Transfer to the Implant-Bone Interface and Marginal Gingiva During Preparation of Implant Abutments in the Mouth: in vitro study

Abstract

The aim of the present study was to assess in vitro the heat generated within the implant body when preparing implant abutment of the Osstem implant system to estimate the potential risk of tissue and bone damage of individual abutment preparation. The domestic Osstem implants(Osstem dental implant, Pusan, South Korea), with diameter of 4mm, length of 13mm of the USII(external hexagon connection) implant fixture and with diameter of 4.1mm, length of 13mm of the SSII(internal hexagon connection) implant fixture were used and thermocouple wire was attached to the cervical, middle and apex of the machined surface. Cemented, Solid and ZirAceTM Abutment were connected with these fixture. Each abutment was prepared with high and low speed handpiece during 30 seconds. The specimen was placed under water of 37°C and the temperature was maintained throughout the procedure. The data was gathered using the K type thermocouple as the temperature measuring sensor, the LabView(National Instument, Texas, US) as the software in the monitoring system, PXI 6259(National Instrument, Texas, US) as the hardware. Each experiment group was read through the thermocouple wire every 0.5sec 5times each. When Cemented Abutment and Solid Abutment were prepared without air-water cooling, extreme overheating was provoked, reaching the critical temperature that would lead to irreversible bone damage within only a few seconds. But ZirAceTM Abutment was not the same. Especially, in the middle and apex area, extreme overheating was not found when it was without air-water cooling. So, when Titanium Abutment was prepared without enough cooling it can be concluded that there may be side effect to surrounding bone or soft tissues.

시멘트 연결형 지대주는 다양한 형태가 시판되고 있지만, 임플란트 식립 위치, 식립 방향, 교합 간극 등의 원인으로 임상에서 지대주 삭제 과정이 빈번히 행해지고 있다. 구강 내에서 직접 행해지는 삭제 과정동안 높은 마찰열의 발생은 연결된 하부 임플란트나 임플란트-골 계면, 그리고 골에 열이 전달될 가능성 때문에 임플란트 성공에 영향을 미칠 수 있지만 아직 이에 대한 연구나 그에 따른 삭제 과정의 문제점에 대해서는 간과되고 있는 실정이 다. 이에, 본 연구는 임플란트 상부 보철물 제작을 위해 지대주의 조정 시에 구강 내 삭제 과정동안 다양한 형태와 재료의 지대주에서 그 발생열이 임플란트-골 계면과 인접 연조직에 얼마나 전달되는지를 알아보고자 하였다. 국산 Osstem® implant(Osstem dental implant, Pusan, South Korea), 직경 4mm, 길이 13mm의 외측 연결 형태인 USII 임플란트 고정체를 사용하여 고정체의 첫 번째 나사산 상부의 기계 절삭면(cervical), 고정체의 중간(middle), 근첨(apex)에 각각 열전대(thermocouple wire)를 부착하였다. 같은 방법으로 직경 4.1mm, 길이 13mm의 내측 연결 형태인 SSII 임플란트 고정체를 사용하여 세 부위에 열전대를 부착하고 아크릴릭 레진 블락에 포매하였다. 이 두 고정체에 Osstem® implant에서 출시되는 Cemented Abutment, Solid Abutment, ZirAceTM Abutment를 연결하고 37°C 항온 수조에서 저속, 고속 handpiece를 이용하여 30초간 절단, 연마하였다. 이때 각각의 경우 주수의 유무를 변수로 하였고 삭제 시간 동안 최대 온도를 기록하였다. 온도의 측정은 온도 측정 센서로 K 형태 열전대를 이용하고 모니터링 시스템은 LabView(National Instrument, Texas, US)를 소프트웨어로, PXI6259(National Instrument, Texas, US)를 하드웨어로 사용하여 0.5초 간격으로 Cervical, Middle, Apex 세부분의 데이터를 수집하였다. Cemented Abutment와 Solid Abutment의 경우 고속, 저속 삭제 모두에서 주수를 하지 않은 경우 상당한 온도 상승을 보였다. 특히 cervical 부위에서 그 온도 상승이 더욱 크게 관찰되었다. 모든 부위에서 주수를 하지 않은 경우 주수를 한 경우와 비교하여 통계적 유의성이 있는 것으로 나타났다(P< .05). ZirAceTM abutment의 삭제 시 온도변화를 관찰한 결과 Cemented abutment나 Solid abutment와 상이한 양상을 보였다. Cervical 부위에서는 고속, 저속 삭제 시 주수 유무에 따라 온도 상승이 2-4°C 정도 나타났으며 middle과 apex 부위에서는 주수 유무에 큰 영향을 미치지 않아 통계적 유의성이 없는 것으로 나타났다. 이 실험을 통해 Titanium으로 제작된 Abutment의 경우 그 형태에 관계없이 구내 삭제시 반드시 충분한 주수를 이용한 냉각이 병행되어야 하며 그렇지 않은 경우 implant 주위 연조직과 골조직 건강에 악영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었다. 하지만 ZirAceTM Abutment는 주수의 유무에 관계없이 온도 변화가 크지 않은 것으로 나타났다.