Influence of parathyroid hormone and corticotomy under traction force on osseointegrated dental implants

Abstract

Osseointegrated implants are considered as clinically non-movable and therefore may be an obstacle to proper orthodontic treatment and used as a rigid anchorage. This study aimed to evaluate the effects of parathyroid hormone (PTH) and corticotomy surgery under traction force on osseointegrated implants. In 3 mongrels, two implants were placed at each hemimandible and were divided into control (n=4), normal dose PTH group (PTH-1, n=4), and high dose PTH group (PTH-2, n=4) and subdivided into non-surgery and surgery groups. After 3 months of osseointegration, the traction force loaded with NiTi closed coil springs (500g) was applied with weekly local administration of each pharmacologic agent for 20 weeks. Corticotomy was performed twice around the implants in the surgery -subgroups one week before force loading and 12 weeks after loading. Clinical movement of the implants was evaluated through superimposition of the 3D-scanned data, and the bone-microarchitectural and histologic examinations. In the normal dose-PTH group, superimposition analysis revealed the continuous movement of osseointegrated implants. This was consistent with the histomorphometric analysis showing the lowest bone implant contact (adjusted BIC; 44.77%). Compared to the other groups, upregulated bone remodeling around the implant was also demonstrated by the fluorescent and histologic analysis. The surgery subgroups showed a remarkably higher adjusted BIC indicating increased bone formation around the implant surface, compared to the non-surgery subgroups. Our results indicate that the balance in bone remodeling in osseointegrated implants was shifted through various interventions. Upregulated bone remodeling by PTH and corticotomy under continuous traction force showed the possible implications on the clinical applications. Further studies to many specimens about dosage and regimen of PTH and amount and direction of force are necessary to clarify mechanism of implant movement. ;골유착된 임플란트는 임상적으로 움직이지 않는다고 인식되어왔기 때문에 치아교정치료시 장애 요인이 될 수 있으며, 교정치료에서 주로 고정원으로 사용되어왔다. 본 연구는 부갑상선 호르몬의 국소주입과 피질골절단술을 동반하여 견인력에 의한 임플란트의 이동 가능성을 평가하고 각각의 효과를 평가하는데 있다. 세 마리의 몽그렐 하악골에 편측당 두개의 임플란트가 식립되었으며, 각 개체에 식립된 임플란트는 대조군(n=4), 정상 용량의 부갑상선 호르몬군 (PTH-1,n=4), 그리고 고용량 부갑상선 호르몬군 (PTH-2, n=4)으로 나누었다. 그리고 각 군은 비수술군과 수술군의 하위 그룹으로 나누었다. 하악 소구치 발치 3개월 후, 임플란트를 식립하였으며, 골유착을 위한 3개월 후, 나이타이 클로징 코일 스프링(500g)을 이용한 견인력을 주조된 금속 크라운에 적용하였다. 20주 동안 매주 각 군의 약제 (식염수, PTH-1, PTH-2) 를 각 임플란트 주변에 국소 주입하였다. 피질골절단술은 힘 적용 1주전과 힘 적용 12주후, 두 번에 걸쳐 시행되었다. 임플란트의 움직임은 인상 모델을 스캔한 후 3D 이미지 데이터의 중첩을 통해 평가되었다. 또한 임플란트 움직임을 확인하기 위해 방사선과 조직학적 평가도 시행되었다. 중첩 분석에 따르면, 정상 용량의 PTH 군에서 골유착된 임플란트의 움직임이 나타났다. 조직계측 분석 결과에서는 정상 용량 PTH 군에서 보정된 골 임플란트 접촉률 (adjusted BIC; 44.77%)이 가장 낮게 나타났으며, 이 결과는 중첩 분석 결과와 일치한다. 또한 형광 염색 및 조직 분석에 따르면, 다른 그룹과 비교하여, PTH-1 비수술 군에서 임플란트 주변 골 개조가 상향 조절되었다. 수술군은 비수술군과 비교하여, 현저히 높은 보정된 골 임플란트 접촉률을 가졌으며, 이는 임플란트 표면 주위의 골이 증가되었음을 나타내었다. 본 연구 결과는 골유착된 임플란트에서 골 개조에 대한 균형이 다양한 조건을 통해 변화될 수 있음을 시사하는 것으로 임플란트에 지속적인 견인력을 가했을 때, 부갑상선 호르몬과 피질골절단술은 골 개조의 상향조절에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 임플란트의 움직임을 위한 시도로써 임상에 적용될 수 있을 것이다. 임플란트 이동의 기전을 명확하게 밝히기 위해, 부갑상선 호르몬 제재의 용량과 용법 그리고 힘의 양과 방향에 대한 많은 표본을 대상으로 한 추가 연구가 필요하다.