티타늄 소재 치과용 임플란트는 높은 성공률에도 불구하고 금속성 재료가 가지는 가공의 어려움, 비심미성 등으로 지대주로 사용 시 금속성 색이 투영되어 비심미적인 결과를 초래한다. 세라믹, 지르코니아와 같은 치아 색과 유사한 지대주가 연구되고 있으나 취성 파절, 가공의 불편함 등이 보고되고 있다. 최근 금속성 재료를 대체할 재료로써 가공성과 심미성이 뛰어난 고성능 열가소성 고분자 물질로 폴리에테르에테르케톤 (PEEK) 소재가 소개되었다.
본 연구는 PEEK 소재의 지대주 사용에 따른 치과용 임플란트의 안정성에 관하여 유한요소분석을 통하여, PEEK, CFR-PEEK 소재 사용에 따른 치과용 임플란트 지대주로서 가능성을 연구하였다.
단관 임플란트를 모델링하여 지대주를 티타늄, PEEK, 60% CFR-PEEK 소재로 설정하고 티타늄 소재의 임플란트 고정체와 지대주나사가 체결될 때 가해지는 조임 토크를 10 N㎝, 20 N㎝, 30 N㎝의 3 가지로 결합한 후 175 N의 수직하중 (90°)과 경사하중 (30°) 시 나타나는 응력 분포를 유한요소법으로 분석하였다.
단관 임플란트에서 얻어진 자료를 기초로 하여 3 치관 고정성 국소의치에 적용하였다. 3 치관 고정성 국소의치는 3 치관에 각 100 N 씩 교합압을 가정한 개별하중을 주고, 중앙 치관에 300 N의 집중하중을 가한 경우와 외측 치관에 300 N의 집중하중을 부여한 3 가지 경우의 응력 분포를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 단관 임플란트 모델에서는 PEEK 소재 지대주 모델에서 티타늄 지대주 모델과 60% CFR-PEEK 지대주 모델에 비하여 지대주의 낮은 응력값을 나타냈으며 경사하중을 가할 때가 수직하중보다 높은 von Mises 응력값이 나타났다.

2. 단관 임플란트 모델에서는 조임 토크의 크기가 커짐에 따라 von Mises 응력값이 높아짐을 알 수 있었고, 고정체, 지대주, 지대주나사에 나타난 응력 분포는 주로 계면과 경부에서 나타났다.

3. 단관 임플란트 실험 시 지대주나사에 나타난 von Mises 응력값은 다른 구성 요소와 다르게 PEEK 소재 지대주를 사용하였을 경우 매우 높은 응력값을 보여 파절 가능성이 있는 것으로 판단된다.

4. 고정성 국소의치 임플란트에서는 개별하중과 중앙 치관에 집중하중을 가한 경우는 대등한 응력값을 보여 주었고, 외측 치관에 집중하중을 가한 경우는 개별하중과 중앙치관에 집중하중을 준 모델 보다 다소 높은 응력값을 나타냈지만 차이는 크지 않았다.

5. 고정성 국소의치 임플란트에서 지대주는 단관 임플란트의 결과와 비슷한 양상을 나타냈다. 티타늄과 60% CFR-PEEK를 지대주로 사용한 모델과 비교하여 PEEK를 지대주로 사용한 모델에서 상대적으로 낮은 응력값을 보였다.

6. 고정성 국소의치 임플란트 모델의 지대주나사는 단관 임플란트의 결과와 다르게 나타났다. 개별하중과 중앙 치관에 집중하중을 가한 티타늄과 60% CFR-PEEK를 지대주로 사용한 모델은 비슷한 응력값을 나타냈으나 외측 치관에 집중하중을 준 모델의 지대주나사는 높은 응력값을 나타냈다.

7. 대조군으로 설정된 티타늄을 지대주로 사용한 모델과 실험군 인 60% CFR-PEEK를 지대주로 사용한 모델은 비슷한 응력값을 나타내었으나 PEEK를 지대주로 사용한 모델은 낮은 응력값을 나타내었다.

이상의 결과로 유추할 때 PEEK 소재 지대주의 치과 임플란트 사용은 보다 상세한 모델 제작과 다양한 조건을 바탕으로 한 보완 연구가 필요하며, 실물 실험에 따른 검증도 필요하다고 판단된다. 또한 PEEK 소재가 구강 내 조건에서의 화학적 안정성도 연구가 있어야 하며 장기간의 내구성 연구도 추가되어야 한다고 생각된다.
본 연구에서 PEEK 소재는 치과 임플란트의 사용에는 안정성에 다소 부족한 결과를 얻었으며 60% CFR-PEEK는 티타늄과 비교하여 대등한 응력값을 얻을 수 있어 기계적 성질 면에서 치과용 임플란트 지대주로서의 사용 가능성이 있다고 사료된다.