• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.114-114
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• 2016

임플란트로 널리 사용되고 있는 타이타늄 금속 표면을 처리하여 골융합 접촉 면적을 증가시키기 위한 다양한 방법들이 사용되고 있다. 본 연구에서는 마이크로 단위의 거칠기가 형성된 표면에 나노패턴화된 나노 거칠기를 전기화학적으로 형성시키는 방식(ENF: Electrochemical Nanopattern Formation)을 소개한다. SLA 표면처리 된 임플란트 표면에 100nm 수준의 나노패턴화된 그릿을 기존의 마이크로 그릿의 손상 없이 고르게 형성시켜 표면적을 극대화 할 수 있다. 이를 임플란트의 새로운 표면처리기술로 응용하기 위하여 기존의 표면처리기술과 비교분석하였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제48권1호
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• pp.28-40
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• 2010

연구 목적: 임플란트의 성공과 실패는 숙주 관련 요인, 위치 관련 요인, 수술 관련 요인, 임플란트 관련 요인, 수복물 관련 요인 등 다양한 인자에 의해 결정된다. 본 연구는 그 중 임플란트의 식립 위치, 골질, 임플란트 표면, 길이 및 직경, 초기 안정성, 보철물 유형이 생존율에 미치는 영향을 평가하여, 임플란트의 예후를 예측하는데 도움을 주고자 한다. 연구 재료 및 방법: 1991년 2월부터 2009년 5월 사이에 연세대학교 치과대학병원에서 5인의 외과의가 임플란트 수술을 시행하고, 1인의 보철 전문의에 의해 보철 수복이 이루어져 적어도 6개월 이상 보철물에 대한 주기적인 검사가 이루어진 879명환자, 2796개의 임플란트에 대한 후향적 연구를 시행하였다. 진료 기록부 및 방사선 사진을 통해 환자의 식립 당시 나이와 성별, 임플란트의 제조회사, 표면, 직경 및 길이, 식립 부위 및 골질, 초기 안정성, 보철물의 유형, 생존 기간에 관한 자료를 수집하였다. 이를 통해, 임플란트의 성공과 실패에 영향을 미치는 국소 인자의 유형, 분포 및 국소 인자와 생존율 간의 관계를 연구하였다. 생존율 분석은 Kaplan-Meier 생존 분석법을 이용하였으며, 평가 인자 내 항목들의 생존율 비교는 Chi-square test를 사용하였다. 또한, 임플란트의 실패 위험성을 평가하기 위해 오즈비 (odds ratio)를 구하였다. 결과: 1. 총 879명에게 식립된 2796개의 임플란트 중 150개가 실패하여 누적 생존율은 94.64%로 나타났다. 그 중 기계 절삭 표면 임플란트의 누적 생존율은 91.76%, 거친 표면 임플란트의 누적 생존율은 96.02% 이었다. 2. 식립위치, 임플란트의 표면 특성, 기계 절삭 표면 임플란트의 직경, 초기 안정성, 보철물 유형, 환자의 연령 및 성별이 생존율에 미치는 영향은 통계학적으로 유의하였다 (P<.05). 3. 식립 부위의 골질, 임플란트 제조사별 거친 표면 특성, 임플란트의 길이 및 기계 절삭 표면을 제외한 거친 표면 임플란트의 직경이 생존율에 미치는 영향은 통계학적으로 유의하지 않았다 (P>.05). 4. 특히, 실패율이 높은 경우는 상악 구치부에 식립 시 (8.84%), 기계 절삭 표면의 임플란트 식립 시 (8.24%), 기계 절삭 표면 임플란트 중 wide 직경을 사용하는 경우 (14.47%), 초기 고정이 불량한 경우 (28.95%), 상악에 implant retained overdenture (기계 절삭 표면 26.69%; 거친 표면 10%) 및 telescopic denture (기계 절삭 표면 100%; 거친 표면 27.27%)로 수복하는 경우, 60-79세 환자에게 식립하는 경우 (6.90%), 남성에게 식립하는 경우 (6.36%) 이었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제56권1호
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• pp.1-7
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• 2018

목적: RBM 표면처리한 티타늄 임플란트와 RBM 표면처리 후 saline에 적신 티타늄 임플란트에서 saline에 적신 경우 초기 골유착에 미치는 영향을 제거회전력 및 표면분석을 통해서 알아보고자 한다. 재료 및 방법: 대조군은 RBM 표면처리된 임플란트(이하 RBM)이고, 실험군은 RBM 표면처리 후 saline에 2주간 적신 임플란트(이하 RBM + Sal)이다. 토끼 10마리의 좌우측 경골에 각각 대조군 및 실험군 임플란트를 식립하고, 동시에 식립회전력(ITQ)을 측정한다. 10일 후 임플란트 식립부위를 노출시켜 제거회전력(RTQ)를 측정한다. 실험에 사용된 임플란트 시편의 표면분석을 위해 FE-SEM, EDS, 표면거칠기, Raman 분광분석을 시행하였다. 결과: RBM 표면처리한 티타늄 임플란트와 RBM 표면처리 후 saline에 적신 티타늄 임플란트 사이에 식립회전력 및 제거회전력은 유의미한 차이를 보이지 않았다. 결론: RBM 표면처리 후 saline에 적신 티타늄 임플란트는 RBM 표면처리만 한 티타늄 임플란트보다 초기 골유착에 긍정적인 영향을 미치지 않았다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제33권2호
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• pp.127-137
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• 2003

치과용 임플란트 실패의 주요 원인은 임플란트 표면에 부착되는 세균의 침착의 결과로 생기는 임플란트 주위염이다. 구강 내에서 세균성 치태의 침착은 치태가 부착하는 기질 표면의 물리적 성상과 타액성 피막의 성분에 영향을 받으며 형성된 피막의 유기질 성분의 차이가 치태의 성분과 병원성에 영향을 미친다. 최근 연구에 의하면 생체재료의 표면에 침착되는 치태세균은 사용되는 재료에 따라 특이한 세균 침착을 보이며 이는 초기 타액성 피막의 차이에 의한 것으로 알려져 있다. 이 연구의 목적은 플라즈마분사법으로 표면 처리된 타이태늄 임플란트에 흡착되는 타액성 단백질 피막의 특성을 정성적인 방법으로 분석하는 데 있었다. 법랑질 조각과 플라즈마분사법으로 표면 처리된 타이태늄 임플란트를 스프린트에 치실을 이용하여 연결한 장치를 구강 내 장착하여 2시간 동안 피막이 침착되게 한 후 피막을 분리 추출하여 냉동 건조시켰다. 재수화 과정을 거치고 나서 전기 영동법과 Western transfer 분석을 통해 단백질 성분에 관한 분석을 시행하였다. 사람의 총 타액과 이하선 타액 및 악하선-설하선 타액을 수집기를 이용하여 채취하고 같은 방법으로 처리한 후 성분분석을 실시하였다. 피막 흡착 전후의 표면변화를 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 실험결과 타이태늄 임플란트에 흡착된 피막은 법랑질 표면의 피막과는 다른 단백질 성분을 가지고 있었으며, 주로 악하선-설하선 타액에서 유래하였다. 임플란트와 법랑질 표면 모두에서 흡착된 피막에는 아밀라제, 분비성 면역 글로불린A 및 락토페린이 존재함을 알 수 있었으나 법랑질의 경우는 blotting이 약하게 나타났다. 주사전자현미경 관찰결과 시편의 표면에 균질한 피막이 덮고 있었으며 세균의 부착은 거의 관찰되지 않았다. 이상의 실험 결과들을 통하여 플라즈마분사법으로 표면 처리된 타이태늄 임플란트 표면에 부착된 타액성 단백질 성분은 법랑질과는 차이가 있음을 알 수 있었으며, 이러한 차이는 치태세균의 종류 및 병원성에 영향을 미칠 것으로 생각된다. 법랑질과 타이태늄 임플란트는 기질과 표면구조가 다르므로 표면에 형성 되는 치태성분도 다르다는 사실과 본 연구 결과를 종합하여 볼 때, 타이태늄 임플란트 표면에 흡착되는 초기 타액성 단백질의 성불이 타이태늄 표면에 침착되는 미생물 군의 조절에 중요한 역할을 가지고 있으며, 임플란트 치료 시에 올바른 치태 관리법의 교육을 통하여 환자 스스로 적절한 관리를 하도록 함으로써 임플란트 치료의 성공률을 높일 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.24-24
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• 2015

최근 생체재료의 개발이 눈부시게 발전되고 생체적합성이 우수한 표면을 요구함에 따라 생체재료의 표면처리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Laser Deposition법은 항공기 부품제조 분야에 주로 사용되고 있으며 최근에 오하이오 주립대 타이타늄합금연구센터를 중심으로 표면처리에 관한 연구가 주로 이루어졌다. 특히 이를 이용하여 치과재료의 표면처리에 응용을 시도하였다. 치과에서 응용될 수 있는 경우는 주로 임플란트는 부분 또는 완전 무치악 환자의 보철수복에 사용되는 보철물의 제작등에 사용될 수 있으며 이중에서도 특히 생체용 임플란트의 표면처리응용으로 임플란트와 조직간의 접합성을 개선하는 표면처리법으로 연구되었다. 임플란트의 성공과 실패는 물성적인 측면에서 임플란트의 형태, 표면거칠기 및 표면처리방법, 초기하중 등에 의하여 좌우되며 임플란트 재료에 작용하는 응력차폐는 생체적합성을 좌우하는 큰 요인이 되고 있다. 이를 위하여 저 탄성계수합금을 설계하지만 하중을 버티는 강도가 낮아지는 단점이 있어 레이저증착법을 이용하여 임플란트재료인 Ti6Al4V합금에 탄성계수가 낮은 Ta, Nb등을 코팅하는 방법을 통하여 이를 해결하고자하는 시도가 이루어지고 있다. 이 방법은 최근의 3D 프린팅의 원리가 되고 있다. 따라서 발표에서는 Laser Deposition방법을 이용하여 치의학분야에서 응용되고 있는 예를 강연하고 응용 가능 분야에 대하여 토론 하고자한다. 또한 펨토레이저를 이용하여 생체합금의 표면처리는 생체활성화를 더욱 증진시키며 이를 위하여 많은 연구 수행되고 있다. 본 발표에서는 매식용 합금 표면에 펨토레이저를 이용하여 텍스춰링하여 세포가 잘 성장 할 수 있는 크기의 조절함으로써 기존의 표면처리와는 다른 효과를 얻을 수 있는 장점을 알아본다. 펨토레이저를 이용하면 여러 가지 형태의 텍스춰링이 가능하며 원형, 사각형등등 자유자제로 형태의 묘사가 가능하고 깊이 또한 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있다. 지금까지는 표면 개질에 사용되는 레이저는 주로 Nd:YAG 레이저의 파장을 반으로 줄인 녹색레이저 (${\lambda}=532nm$)를 사용하거나, 자외선파장영역의 레이저를 사용하는 경우가 일반적으로 가장 보편화되었다. 이를 이용하여 제조된 Ti합금에 펨토 초(10-15 second) 펄스폭 대역을 갖는 레이저를 이용하여 나노크기의 미세 요철을 표면에 형성한 후, 나노튜브를 형성하여 그 표면특성의 변화를 알아보고 펨토레이저가 의료분야에 적용되고 있는 예를 살펴보고자 한다.

• 구강회복응용과학지
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• 제34권1호
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• pp.1-9
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• 2018

목적: Resorbable blasting media (RBM) 표면처리 후 산처리한 티타늄 임플란트와 동일한 표면처리 후 생리식염수에 적신 티타늄 임플란트에서 생리식염수에 적신 경우 초기 골유착에 미치는 영향을 제거회전력 및 표면분석을 통해서 알아보고자 하였다. 연구 재료 및 방법: 대조군은 RBM 표면처리 후 산처리된 임플란트(RBM + HCl)이고, 실험군은 대조군과 동일한 표면처리 후 생리식염수에 2주간 적신 임플란트(RBM + HCl + Sal)이다. 토끼 10마리의 좌우측 경골에 각각 대조군 및 실험군 임플란트를 식립하고, 동시에 식립회전력(ITQ)을 측정하였다. 10일 후 임플란트 식립부위를 노출시켜 제거회전력(RTQ)을 측정하였다. 실험에 사용된 임플란트 시편의 표면분석을 위해 field emission-scanning electron microscopy (FESEM), energy dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), 표면거칠기 측정 및 Raman 분광분석을 시행하였다. 결과: RBM 표면처리 및 산처리하여 생리식염수에 적신 티타늄 임플란트에서 대조군에 비해 높은 제거회전력을 나타냈으며, 통계적으로 유의미한 값을 보였다(P = 0.014 < 0.05). 표면거칠기는 실험군에서 더 높은 거칠기를 나타냈다. 결론: 티타늄 임플란트에 RBM 표면처리 및 산처리 후 생리식염수에 적신 것이 생리식염수를 적시지 않은 것 보다 초기 골유착을 향상시키는 것으로 생각된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.40.1-40.1
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• 2009

생체용 금속 임플란트의 표면개질은 생체활성화를위하여 오래 전 부터 관심을 가지고 연구해오고 있다. 최근에 표면개질을위하여 화학적 에칭, 샌드 블래스팅, 또는 나노튜브형성등 표면에 임의의 요철을 만들어서 사용하는방법이 가장 일반적으로 적용되어 상용화되고있다. 그러나 샌드블래스팅이나 화학적 에칭은 가공은 쉽지만 가공표면에 인체에 해로운 잔류물의존재로 생체적합성에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 이러한 문제점들을 해결하기위하여 레이저를 사용하여 임플란트 표면을 개질한 예가 보고 되었다. 레이저를 사용한 표면처리 방법의큰 장점은 잔류물이 남지 않고 비교적 표면 거칠기의 제어가 용이하다. 금속합금의 표면개질에사용되는 레이저는 주로 Nd:YAG 레이저의 파장을 반으로 줄인 녹색레이저 ($\lambda$=532nm)를 사용하거나, 자외선파장영역의레이저를 사용하는 경우가 일반적으로 가장 보 편화된 가공방법으로 연구되었다. 표면의 거칠기는 수마이크로의크기와 수십나노의 크기를 갖는 표면을 생체적합적인 측면에서 요구하고 있다. 따라서 이러한 표면의 거칠기를조절할 수 있는 펨토레이저를 사용하여 표면에 균질한 표면의 텍스춰링을 통하여 그 특성을 개선할 수 있는지를 확인하는 것이 본 과제이다. 본 실험에서는 Ti합금을 진공 아크로를 이용하여 3원계합금을 제조하고 $1000^{\circ}C$에서 24시간 열처리 후 급냉(water quenching)하였다. 열처리 후 시편은 두께 2mm로 절단 하여 #2000까지 연마 후 하여 펨토 초(10-15 second) 펄스폭 대역을 갖는 레이저를 이용하여 수마이크로 크기의 미세 요철을 표면에 형성한 후, 표면의 특성을 조사해 보았다.(NRF-2009-0074672)

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제35권1호
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• pp.153-161
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• 2005

파이브로넥틴은 세포외기질에 존재하는 당단백질로 세포의 부착, 이동, 성장 및 분화에 관여하며, 섬유아세포 성장인자는 세포의 증식 이동 및 분화에 영향을 주는 중요한 성장인자로 알려져 있다. 최근 연구에 의하면, 파이브로넥틴은 조골세포의 타이태늄 임플란트 표면으로 이주와 증식 및 골생성을 촉진하며, 섬유아세포 성장 인자는 파이브로넥틴에 상승작용을 한다고 보고된 바 있다. 이 실험의 목적은 파이브로넥틴 및 섬유아세포 성장인자의 복합 단백질을 이용하여 타이태늄 임플란트의 골 반응을 알아보는 것이다. 체중 2.5 kg 내외의 건강한 18 마리의 웅성가토를 준비하여 무균 사육하였고, 순수 타이태늄을 절삭가공하여 직경 3.5mm, 길이 6mm 의 machined surface를 지니는 screw type 의 임플란트를 준비하였다. 사람의 유전자를 기초로, 유전자 재조합법을 통해, 적절한 primer를 이용하여 얻은 섬유아세포 성장인자를 파이브로넥틴 III 형 분절의 9-10 번 도메인에 결합시켜 얻은 복합 단백질을 준비된 임플란트에 표면처리하여 실험군으로 하였고, 표면처리하지 않은 임플란트를 대조군으로 하여, 가토의 좌우 경골에 각각 2 개씩의 임플란트를 식립하였다. 4주 후, 가토를 희생시켜 각 경골 당 한 개의 임플란트에서 뒤틀림 제거력을 측정하였고 나머지 임플란트 식립 부위 에서는 경골을 포함하는 조직표본을 제작하였다. 조직표본상에서 골접촉이 가장 좋은 3 개의 나사산의 길이를 측정하고, 나사와 접촉하는 골의 길이를 측정하여 골-임플란트 접촉도를 구하고, 같은 부위에서 나사산 사이의 면적과 골이 차지하는 면적을 비교하여 골생성률을 얻었다. 실험군과 대조군의 결과는 Student t-test 를 이용하여 신뢰도 95% 수준에서 통계학적 유의성을 검정하였다. 파이브로넥틴과 섬유아세포 성장인자의 복합 단백질로 표면처리된 임플란트와 표면처리를 하지 않은 임플란트는 뒤틀림 제거력에서는 통계적 유의성이 나타나지 않았으나, 골-임플란트 접촉도와 골생성률에서 복합 단백질로 처리된 임플란트가 통계적으로 유의하게 높은 결과를 보였다. 이상의 연구결과로, 섬유아세포 성장인자와 파이브로넥틴 복합 단백질로 처리한 타이태늄 임플란트가 주변 골 형성을 촉진시켜, 골유합을 증진시킴을 알 수 있었다. 따라서, 복합 단백질이 타이태늄 임플란트의 성공률을 높이기 위한 표면개질 물질로 이용될 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.20.1-20.1
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• 2011

타이타늄의 내부식 특성은 분해하기 어려운 산화물의 보호피막을 형성 함으로서 무독성의 생체친화적 성질을 가지고 있어 심장밸브, 인공 뼈 등 신체 조직의 이식에 사용될 만큼 인체에 무해한 금속으로 의료용으로 많이 응용되고 있다. 본 강연에서는 생체재료로써 의료용 타이타늄의 적용현황을 소개하고, 이를 통해 타이타늄의 가치를 다시 한번 재고하고자 한다. 타이타늄 임플란트에서 그 표면과 골사이의 골유착(osseointegration)은 성공적인 임상결과를 얻기 위한 중요한 요소 중의 하나이다. 1960년대에는 기계가공 된 매끈한 형태의 타이타늄 표면을 시작으로 골유착을 얻고자 하였다. 이러한 시도를 통해 임플란트가 점차 대중화 되면서 1980년대 부터 타이타늄 표면과 골과의 유착을 조기에 실현하고, 골유착 강도를 강화하기 위해 다양한 표면기술이 개발 되기 시작하였다. 크게는 1. 표면적 증대 기술, 2. 화학적 방식을 통한 표면기술, 3. 생체활성 유도형 표면기술, 4. 서방출 등을 응용한 골유도 및 활성 조절형 표면기술 등이 개발되어 제품화 되거나 그 연구가 진행 중에 있다. 다양한 표면기술에 대한 흐름을 이해하고 이에 대한 장, 단점을 이해함으로써 앞으로 기술적으로 극복해 나가야 할 과제를 제시하고자 한다. 또한 다양한 표면기술에 대한 유효성과 그에 대한 중, 장기 안전성에 대한 중요성을 이해하고 이를 평가하기 위한 여러 가지 절차와 방법 소개를 통해 신뢰성 있는 연구개발이 될 수 있기 바란다.

• 대한치과보철학회지
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• 제47권4호
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• pp.457-462
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• 2009

연구목적: 임플란트의 생존율에 영향을 미치는 요소들에 따른 구체적인 생존율을 살펴보고 짧은 임플란트의 사용도 예후성있는 치료인지에 관해 평가하는 것이다. 연구방법: MEDLINE (PubMed)을 통하여 검색된 논문에서 임플란트의 길이, 직경, 식립 위치, 표면 처리, 상부 구조와 관련된 정보를 추출하여 각 요인별 생존율을 비교 분석하였다. 임플란트의 길이와 직경의 생존율과 구간별 생존율 비교를 위해 카이 제곱 독립성 검정을 이용하였으며 임플란트의 식립 위치나 표면처리, 상부 구조 디자인 간의 생존율 비교를 위해서 Window용 SPSS 프로그램을 이용한 일원배치 분산 분석을 이용하였다. 결과 및 결론: 짧은 임플란트 (8.5 mm 이하)의 생존율은 95.87% 였으며 이는 여러 문헌에 보고된 표준적인 길이 (10-12 mm)를 가진 임플란트의 생존율과 유사하였다. 그 중에서도 길이 6-7 mm 짧은 임플란트의 생존율이 길이 7.5-12 mm 임플란트의 생존율보다 더 낮았다 (P<.05). 한편, 직경 4 mm미만, 4-5 mm, 그리고 5 mm이상의 3집단으로 나누어 생존율 비교시 4 mm 미만 집단에서 낮은 생존율을 보였으며 길이 6-7 mm의 짧은 임플란트의 경우 5-6 mm 직경의 임플란트를 식립했을 때의 생존율은 97.01%, 3.1-4.8 mm 직경일 때의 생존율 92.96%로 통계적으로 유의한 차이를 보였다. Machined surface와 표면 처리된 짧은 임플란트의 생존율 비교시 표면 처리된 경우가 약 6.3% 정도 높은 생존율을 보였으며 보철 수복시 인접 임플란트와 연결한 경우 (99.4%)가 단일 임플란트 치관으로 수복한 경우 (94.3%)보다 높은 생존율을 보였다.