임프란트 수술 과정은 상처의 치유 과정의 하나이다
상처 치유 과정은 피딱지가 생기는 혈액 응고 과정과 피딱지가 없어지면서 상피화가 진행되는 두가지의 과정이 있다.
혈액 응고 과정과 상피화가 진행되는 과정을 알아 보기 전에 혈액의 구성을 크게 살펴 보면 다음과 같다
●혈액의 구성
①혈액은 55%의 혈장(plasma)과 45%의 혈구로 구성된다
②혈장은 혈청과 여러가지의 혈장 단백질 그리고 혈액 응고와 직접 관련된 프로트롬빈,Ca²,피브리노겐 으로 구성되어 있고 혈구는 적혈구44%,나머지 1%가 백혈구 혈소판으로 구성된다
③적혈구는 헤모글로빈을 통한 산소 운반 기능 /백혈구는 외부의 자극과 침입에 대한 방어 작용으로 항염증 반응/ 혈소판은 혈장의 단백질과 함께 혈액의 응고에 중요한 기능(혈소판이 파괴되면 트롬보플래스틴이 만들어져서 프로트롬빈을 트롬빈으로 바꾼다)/을 한다.
④혈장은 노란색을 띠며 pH가 7.4이다
⑤평상시에 적혈구는 산소 운반의 가장 중요한 역할을 수행하지만 상처의 치유 과정에서는 백혈구와 혈소판에 비해서 상대적으로 덜 중요한 기능을 하며, 혈소판과 백혈구가 핵심적인 기능을 수행한다.
●나중에 다룰 MARX의 PRP와 Chokroun's PRF의 차이
Marx의 PRP는 항응고제가 있다/Chokroun's PRF는 항응고제가 없다
Marx의 PRP는 혈소판에만 촛점을 맞춘 것이다/Chokroun's PRF는 혈소판 뿐만 아니라 백혈구의 기능을 함께 추구한다
Marx의 PRP는 성장 인자의 역할에 주목/Chokroun's PRF는 성장 인자 뿐만 아니라 FIBRIN의 기능에도 주목한다.
●혈액의 응고
혈관이 상처를 받아서 혈액이 혈관 밖으로 나와서 끈적끈적하게 굳어지는 현상
혈관이 상처를 입으면 혈액은 혈장과 혈구(적혈구,백혈구,혈소판)에서 혈병(blood clot)과 혈청(serum)으로 바뀐다
다음과 같은 복잡한 과정을 거쳐서 혈액 응고가 이루어진다고 한다
→혈소판이 중요한 기능을 하며 표에 없는 기능으로서 세로토닌이 혈관을 수축시킨다.
혈소판은 상처가 생기면 트롬보플라스틴을 분비한다.
인용한 표임
★FIRIN
=fibrinogen의 활성화된 형태를 말한다.
①Fibrin은 상처의 지혈과 관련하여 혈소판의 응축에 결정적인 역할을 한다.
②피브린은 상처의 출혈 시 생체 접착제(biological glue)의 역할을 함으로서 파열된 내피 혈관의 보호막 역할을 하게 된다. ③Fibrinogen 은 thrombin에 의해서 불용성 단백질 섬유소인 피브린으로 바뀌는데 중합된 피브린 겔이 손상된 조직에서 최초의 치유 매트릭스 역할을 한다.
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X
XI, XII,....XIV, XV, ... XIX, XX
IV = 5 - 1 = 4
●Chokroun'PRF가 나오기 전의 혈액 성분으로 만든 제품
①fibrin glue:thrombin이 fibrinogen에 작용하여 fibrin을 형성하여 blood clot을 만드는 성질을 이용해서 만들어졌다'
유럽과 일본에서는 1980년 대부터 사용되어서 30년 이상의 역사를 가지고 있다.
미국에서는 교차 감염에 대한 우려로 1998년 이후에 상품화
Tissel from BAXTER HEALTHCARE
용액A(피브리노겐)와 용액B(bovine thrombin/CaCl₂)로 구성되며 사용전 mix by self mixing syringe
우리 나라는 미국 보다 빠른 1995년 녹십자에서 greenplast
.
②cord blood:제대혈에서 뽑은 조혈모세포를 이식하여 백혈병 등의 치료에 사용
③PRP:1998년 MARX
ⓐ 혈소판을 338%까지 농축시켜서 성장 인자를 이용
ⓑ PDGF와 TGF-β 와 같은 성장 인자의 효과를 극대화 하여 골밀도를 증가시키려는 시도를 했다
문제점
ⓐPRP는 효과를 발현하기 위해서 성장인자의 signal에 대한 receptor와의 결합이 요망되는데
PRP와 함께 사용되는 합성골이나 이종골에는 growth factor에 대한 receptor가 존재하지 않아서
임상적으로는 효과를 나타내지 못한다
ⓑPRP의 growth factor는 24시간 정도의 제한된 시간에 효과가 있고 이를 지나면 효과가 없어진다
※기본적으로 8시간 지난 PRP는 버리고 새로 만들어야 한다.
ⓒ사용되는 thrombin의 경우 동물 추출물로서 효과에 차이가 많고 감염 가능성을 가진다.
ⓓFDA의 승인 등 법률적 허가를 받기가 쉽지 않다.
◆Chokroun 's PRF
1999년 Marx에 의해서 발표된 PRP는 항응고제를 사용해야 하고 다루기에 쉽지 않은 문제를 갖고 있었다. 그리고 백혈구의 중요성을 간과한 단점도 있었다. 마찬가지로 1980년 대부터 사용된 fibrin glue역시 교차 감염 등의 문제가 있었다.
이러한 단점을 극복하면서 PRP의 장점인 growth factor와 fibrin glue의 장점인 fibrin의 효과를 얻을 수 있는 방법이 소개되었는데 바로 PRF이다
프랑스의 의사 CHOKROUN은 자신의 통증 클리닉에서 환자의 상처를 치료하는데 PRF를 2000년에 사용하면서 좋은 효과를 보았고 이를 바탕으로 2001년 논문을 발표해서 PRF의 효용성을 알렸다.
학문적으로는 혈소판 중심의 PRP에서 혈소판 이외에 백혈구의 MONOCYTE의 성장 인자의 중요성을 밝히는데 기여한 것으로 보인다.그리고 첨가제를 넣지 않아도 되어서 사용 허가를 쉽게 얻을 수 있었고 다루기 쉬운 것도 큰 장점이다.
Chokroun's PRF는 별다른 생화학적 조작없이 환자의 자가혈에서 얻은 혈소판과 백혈구의 농축 덩어리로서 순수한 자가 치유 물질이다
●PRF의 특징
①다른 혈액 추출물과 달리 원심 분리중에 자연스럽게 polymerization이 일어나서 인공적인 조작과 첨가물이 필요하지 않다
②좀더 긴밀하고 균일한 3차원적 구조를 만들어서 혈소판을 모으는데 효율적이다.
느린 중합은 platelets cytokines의 화합을 가져와서 platelets cytokine의 분비가 느리게 일어나므로 효과가 지속된다
모여진 혈소판을 통한 growth factors의 효과가 7-10일 정도 지속된다
FIBRIN의 역할을 강조한 점이 PRP와의 큰 차이다.
TGF-β1
PDGFs
IGFs
VEGF
③상처 부위에 생기는 염증 반응에서 백혈구의 반응이 활성화 되도록 하여 항염증 반응과 조직 재생이 일어나게 하는데 도움을 준다
백혈구의 기능을 강조한 점이 PRP와의 큰 차이다.
IL -6
IL-β
TNF-α
④ ②†③의 기능을 통해서 angiogenesis(②)와 immune controll(③)의 기능이 강화된다
⑤wound covered epithelization이 가속화된다
⑥stem cells의 traping이 강화된다
CHOUKROUN’S ADVANCE PRF 또는 A-PRF로 명명되는 새로운 프로토콜이 그것이다. 연구에서 A-PRF가 기존 PRF보다 빠른 혈관화와 연조직의 성장을 유도하면서 싸이토카인과 골형성유도단백질(BMP)을 방출한다고 주장한다. 자가혈 추출물의 임상적용은 I-PRF의 소개로 그 응용 범위가 넓어지고 있다.
액상으로 주입할 수 있으며 주입과 거의 동시에 응고되는 특징이 있다. I PRF는 특정 부위를 채우는 역할과 더불어 액상 형태로 주입할 수 있는 장점이 있다. I PRF의 주입으로 연조직의 BIOTYPE에 변화를 줄 수 있으며, I PRF를 골이식재와 수화함으로서 흩어지지 않는 새로운 형태의 이식재(STICKY BONE)를 만들 수 있다. 물론 다 이렇게 되는 것은 아니다.
필자의 경험으로는 뼈의 종류에 따라서 다르고 환자의 전신상태에 따라서 다른 결과를 보인다. 시간적으로도 5분이상의 시간이 필요하므로 미리 준비해 두는 것이 유리하다.
우리는 환자의 혈액으로부터 백혈구, 혈소판 기타 상처의 치유에 필요한 세포를 얻을 수 있다고 믿는다. 줄기세포(circulating stem cells)와 내피 세포(endothelial cells) 이런 점들이 새로운 A-PRF와 I PRF를 단순한 혈소판 추출물이 아니라 혈액 추출물로 접근하는 이유이다.
★FIRIN
fibrinogen의 활성화된 형태를 말한다.
Fibrin은 상처의 지혈과 관련하여 혈소판의 응축에 결정적인 역할을 한다.
피브린은 상처의 출혈 시 생체 접착제(biological glue)의 역할을 함으로서 파열된 내피 혈관의 보호막 역할을 하게 된다. Fibrinogen 은 throthrombin에 의해서 불용성 단백질 섬유소인 피브린으로 바뀌는데 중합된 피브린 겔이 손상된 조직에서 최초의 치유 매트릭스 역할을 한다.
Classical PRF는 환자의 혈액을 2700RPM으로 12분간 원심 분리하여 얻는다.
원심분리의 힘(속도와 시간) 상처치유와 조직 재생에 관여하는 세포의 추출과 분포에 영향을 비친다
A-PRF는 기존 PRF보다 많은 백혈구를 가지고 있으며 FIBRIN의 강도가 약해 세포의 침투가 더 빠른 특징을 가지고 있다. 기존 PRF경계면에서 호중구(neutrophils)가 발견되는데 비해서 A PRF에서는 FIBRIN CLOT이상의 외곽부에서 많은 양의 호중구성 백혈구가 관찰된다.
프랑스를 시작으로 유럽을 포함한 미국에 PRF개념을 소개한 이후 CGF, ㅣ-PRF, PRGF 등 기존 프로토콜의 변형된 개념들이 등장하였다
PRF는 환자의 혈액으로부터 백혈구 혈소판을 추출하여 농축한 생체 재료이다.
상처 치유의 열쇠인 성장 단백질을 함유한 PRF는 뼈와 연조직을 자극해 치유시간을 단축시킨다. GBR에서 전통적으로 사용하는 흡수성 콜라겐은 오직 차폐기능에만 충실하면서 상처 치유와 회복 시간의 단축 등 생물학적 효과는 미미하다.
이와 달리 PRF 차단막은 연조직과 경조직 임플란트에 세포의 부착을 돕는 풍부한 단백질 형성 인자를 함유하고 있는 자가혈 유래 차폐막이라고 할 수 있다.
PRF 차폐막은 일반적인 상처 이유 기간(7-10일) 동안 연조직과 경조직의 형성을 유도하는 성장인자를 방출한다.
PRF의 질을 결정하는 변수는 원심분리의 시간, 속도, 중력값, 모터의 각도, 온도와 채혈 등의 변수 들이다. 환자의 전신 건강 상태도 영향을 준다.
A-PRF는 상처 치류를 활성화하는 CYTOKINES(IL-1 베터,IL-6,TNF 알파)와 GROWTH factor를 포함하고 있으며 줄기 세포 복제와 골생성에 중요한 역할을 하는 단백질인 PDGF등의 성장인자를 방출한다.
A-PRF와 관련된 또 새로운 성장 인자는 VEGF는 시술 부위의 혈류를 촉진하여 새로운 혈관의 생성을 자극하는 단백질이며 TGF-ß는 새로운 골생성의 기초를 만드는 줄기세포를 유도하고 자극하는 단백질이다
Thrombospodin 1은 세포간의 상호작용을 돕는다.
권위있는 연구 기관의 연구에서 A PRF가 BMP2,BMP7을 포함한 다량의 VEGF를 방출한다는 사실을 확인하게 된다.
I PRF는 전용원심분리기(PRF DUO)의 I PRF전용모드로 원심분리한 후 1회용 주사기로 채혈과 상층부의 액상을 추출하여 골이식재나 연조직에 주입할 수 있다
임상활용
상악동 거상술에서 골이식재의 대용으로서 사용
Schneiderian membrane의 보호 및 perforation repair
발치와에서 socket preservation을 위해서 골이식재 대용으로서의 사용
흡수성 차단막을 대신해서 사용
부족한 판막을 대신해서 free gingival graft을 대신해서 사용
잇몸의 biotype을 개선하기 위한 connective tissue graft대신 해서 사용
골이식재와 혼합해서 sticky bone을 만드는데 사용
골이식재와 혼합해서 fibrin block을 만드는데 사용
발치후 지혈이 안되는 발치와의 지혈을 위해서 사용
상처의 치유 속도를 빠르게 하고 뼈 형성능력의 속도 증가
PRF테크닉의 핵심은 골 이식후 치유를 위한 자극제 역할을 하면서 백혈구의 대식 세포로의 전환을 촉진하는 단핵 백혈구(monocyte)를 최대한 많이 포집할 수 있는 원심 분리 방법과 그것을 적용할 수 있는 임상 프로토콜을 개발하는 것이다.
이런 노력의 결과가 바로 A PRF이다. 피브린과 단핵 백혈구의 시너지 효과는 분명하다. 원심분리의 중력 값은 백혈구의 손실과 관계되고 따라서 원심분리의 힘을 줄일 필요가 있다. 많은 양의 백혈구가 생성되면서 피브린의 강도는 다소 약해지나 세포의 침투는 보다 용이해지므로 결과적으로 피브린 매트릭스의 질이 향상되는 결과를 가져온다.
A PRF기초 연구는 A PRF가 BMP, 2/BMP, 7/VEGF를 방출하고 이는 단핵 백혈구로부터 유래한다는 사실을 확인
고전적인 PRF에 비해 2.5배 빠른 혈관화 관찰하였으며 이는 A PRF내의 줄기 세포와 내피 세포의 작용에 의한 것
정형외과 재생의학 성형외과 피부과의 심미치료영역
I PRF
근래 들어 상처 치유와 혈관화에 관한 백혈구의 작용을 규명하는 여러 연구 결과들이 발표되었다
액상형의 혈소판 추출물(platelet concentrates)인 I PRF는 치과 뿐만 아니라 타 의료분야에도 중요한 의미를 갖는다
I PRF를 연조직에 투입하여 혈관질의 증진을 통해 BIOYPE을 개선하거나 골이식제에 뿌려 겔 타입의 새로운 고체형 이식재를 만들 수 있다
I PRF 테크닉은 특히 이식재의 움직임을 최소화해야 하는 상악동 거상술에 매우 유용하다. I PRF로 골이식재를 고정하면 이식재의 움직임을 최소화하여 시술이 편해지고 동시에 빠른 혈관화를 유도할 수 있다.
최근에 개발된 DUO QUATTRO에서는
A PRF :1300rpm,8min
A PRF Liquid:1300,5min
i PRF :700rpm,3min
i PRF M ;700rpm,4min
i PRF + :700rpm, 5min
L PRF :2300rpm,12min
의 6가지로 분류된다.
이는 조작 시간과 rpm에 의해서 결정된다.
L PRF에서 보는 바와 같이 전통적인 PRF는 원심분리의 속도가 빠르고 조작 시간이 길다.
진화된 PRF의 의미인 A PRF는 원심분리의 속도를 줄이고 조작 시간을 줄여주었는데 Angiogenesis의 효과가 더욱 좋다고 주장하고 있다. Chokroun'PRF의 가장 큰 특징은 백혈구의 monocyte를 가장 많이 얻을 수 있는 원심 분리 방법을 개발해 낸 것이다. 이는 수술과 같은 염증 단계에서의 백혈구의 치유 능력을 최대한 이용하는 것으로서 기존의 PRP와 PRGF가 혈소판에만 집중한 것과 차이가 있다. 개발자의 주장에 의하면 PRP에 비해서 20배 정도 높은 백혈구의 양을 갖는다고 한다. 그리고 저속의 원심 분리에서는 mesenchymal stem cell이 파괴되지 않아서 줄기 세포 치료라는 말을 하기도 하지만 그렇게 말하기에는 농도가 많이 낮은 것으로 알려져 있다.
