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문제 정의
- 이에 본 연구는 반투명성 확보를 위해 가시면을 가능한 얇게 하여 심미성을 살리면서, 저작력을 담당하는 교합면과 보이지 않는 부분은 가급적 두껍게 하여 강도가 강화된 수복물을 위한 최적의 지르코니아 세라믹 수복물의 코핑 디자인을 찾기 위해 그들의 변연 적합성과 파절 하중을 평가하였다.
제안 방법
- 실험군 별로 10개의 주모형을 제작하기 위해 삭제된 치아를 부가 중합형 인상재 (Examixfine®, GC Co., Tokyo, Japan)로 인상 채득 후 레진 (Pattern Resin GC Co., Tokyo, Japan)을 사용하여 80개의 삭제된 치아를 복제하였다.
- 교정치료를 위해 발거된 정상 형태의 상악 제1소구치를 레진 블록에 포매 후 교합면을 외형에 준하여 비기능교두 1.5 mm, 기능교두 2.0 mm로 삭제하였고, 협면 및 설면은 경사도 6°로 약 1.2 mm 두께로 삭제하였으며, 치경부는 내측각이 둥근 heavy chamfer로 1 mm 폭으로 마무리되도록 하였다 (Fig. 1).
- ① 지르코니아 코핑 디자인: 금속 주 모형을 KAVO Everest 스캐너를 이용하여 스캔하고, 30 μm cement space 를 준 후 코핑의 두께가 각각 다음과 같도록 디자인 하였다.
- , Tokyo, Japan)을 사용하여 80개의 삭제된 치아를 복제하였다. 복제된 그 레진 치아를 매몰, 소환한 후 Ni-Cr alloy (Rexillum III, Jeneric/Pentron Inc., Wallingford, CT, USA)로 주조 후 마무리하여 80개의 금속 주 모형을 제작하였다.
- ① 지르코니아 코핑 디자인: 금속 주 모형을 KAVO Everest 스캐너를 이용하여 스캔하고, 30 μm cement space 를 준 후 코핑의 두께가 각각 다음과 같도록 디자인 하였다. 1그룹은 전체적으로 균일하게 0.3 mm로, 2그룹은 협면 0.3 mm 설면 0.6 mm, 3그룹은 전체 0.6 mm 균일하게, 4그룹은 협면 0.6 mm 설면 1.0 mm로 설계하였다.
- CAD에 의거하여 KAVO Everest engine에서 5축을 이용, 밀링되어 나온 지르코니아 코핑을 Kavo Everest Therm에서 소성 후 내면조정을 하기 전에 Video Microscope System (sv-35, Sometech, Seoul, Korea)를 이용 100배로 순측, 협측, 근심측, 원심측에서 관찰 하는데 각 면의 중심선을 기점으로 양쪽 2 mm지점까지 각 면마다 3포인트에서 측정하여 그 평균치를 구하였다 (Fig. 3, 4).
- 소성된 지르코니아 코핑을 한 기공사에 의해 내면 조정한 후 동일한 방법으로 변연 적합도를 관찰, 측정하였다 (Fig. 5).
- 2차 변연 적합도 측정 후, 금속 주 모형과 지르코니아 코핑의 접착을 위해 강화형 글래스아이오노머 시멘트인 GC FujiCEM을 사용하여 5분 정도 정하중기를 이용하여 제조사의 지시에 따라 장착하였다.
- 준비된 시편을 만능시험기 (Instron 4467, Norwood, MA, USA)를 이용하여 파절 하중을 측정하였다. 압축 하중용 지그를 금속 주 모형의 장축과 평행하도록 하고, 금속 주모형과 합착된 지르코니아 코핑의 중앙에 하중을 가하였다.
- 변연 정밀성은 삭제 설계에 영향을 받는데, 구 등24은 전부 도재관으로 수복하는 경우 chamfer margin이나 130° shoulder margin이 90° shoulder 보다 변연 적합도가 더 우수하다고 보고 하였다. 본 실험에서 변연부 형태는 내측각이 둥근 heavy chamfer margin으로 하였고, 지대치의 설계에 있어서는 교합면 형성은 교합면 외형에 준하여 1.5 mm를 삭제하였고, 협면 및 설면 형성은 경사도 6도로 1.2 mm 삭제하였다.
- 주조관의 적합도에 관한 측정기준에 대해서는 여러 연구에서 정의 되는 바가 다르지만 본 연구에서는 sintering 직후 피할 수 없는 수축이 오는데 두께 차이에 따른 영향을 보기 위해서 합착 전 core의 변연과 금속다이의 변연 사이의 거리를 측정하였고, 실제 임상에서 사용하는 상황을 고려하여 내면 조정 후 내면 적합성을 측정하였다.
- 그러나 변연 적합성은 보철물 성공을 위한 필수요건이므로 적합이 불량할 경우 세균성 치태의 축적에 따라 치주질환이 증대됨에 따라 인공치관과 지대치 변연에 틈이 없도록 변연의 적합성을 증대시키기 위한 현미경적 사고가 요구된다. 본 연구에서는 절단하는 방법이 아니라 video microscope system으로 측정하였다.10
- 황 등33은 전부 도재관의 강도는 코핑의 재료 및 제작방법에 따라 차이가 있다고 하였고, Seghi34, Lee 등35도 전부 도재관 제작시 코어의 탄성계수가 클수록 전부 도재관의 강도가 더 강해진다고 하였다. 본 실험에서는 두께디자인을 달리한 코어디자인에 따른 파절 하중을 측정, 비교하였다. 파절 하중을 측정하는 방법은 만능 시험기 (UTM)를 이용하여 1 mm/min의 속도로 코어에 수직적인 하중을 주고 파절 강도를 측정하는 것을 택했으며 하중을 주는 부위는 점 접촉보다는 넓은 면적의 접촉이 파절 강도를 증가시키며 결과의 일관성을 부여하므로 면접촉 방식을 택하였다.
- 본 실험에서는 두께디자인을 달리한 코어디자인에 따른 파절 하중을 측정, 비교하였다. 파절 하중을 측정하는 방법은 만능 시험기 (UTM)를 이용하여 1 mm/min의 속도로 코어에 수직적인 하중을 주고 파절 강도를 측정하는 것을 택했으며 하중을 주는 부위는 점 접촉보다는 넓은 면적의 접촉이 파절 강도를 증가시키며 결과의 일관성을 부여하므로 면접촉 방식을 택하였다. 물론 하중이 수직적으로만 가해진 결과이며 습윤하고 온도의 변화를 보이는 구강내 조건도 배제되면서 치주인대를 고려하지 않은 단단한 모형상에서 측정되는 등 구강내의 조건과는 달라서 실제 임상에 그대로 적용하기에는 한계가 있다.
- 본 연구는 지르코니아 코핑의 디자인이 CAD/CAM으로 제작된 지르코니아 코핑의 변연 적합도 및 파절 하중에 미치는 영향을 알아보기 위하여 지르코니아 코핑 디자인을 각각 1그룹 (협측 0.3/설측 0.3 mm), 2그룹 (협측 0.3/설측 0.6mm), 3그룹 (협측 0.6/설측 0.6 mm), 4그룹 (협측 0.6/설측 1.0 mm)으로 달리하고 유색과 백색 지르코니아를 사용하여 각 그룹마다 10개씩 코핑을 제작하여 광학 현미경 및 만능시험기를 이용하여 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1.
- 준비된 시편을 만능시험기 (Instron 4467, Norwood, MA, USA)를 이용하여 파절 하중을 측정하였다. 압축 하중용 지그를 금속 주 모형의 장축과 평행하도록 하고, 금속 주모형과 합착된 지르코니아 코핑의 중앙에 하중을 가하였다. 만능시험기의 시험속도는 1 mm/min로 지르코니아 코핑이 파절될 때까지 하중을 가하였다 (Fig.
대상 데이터
- I2, I4, II2, II4 group에서 코핑 두께가 달라지기 시작하는 곳은 각각 중심와와 협설의 중간점을 기준으로 삼았고, 이 지점의 다른 두께는 부드럽게 연결하였다. 각 group당 10개씩 총 80개의 코핑을 제작하였다 (Fig. 2).
데이터처리
- 각 변연 적합도와 파절 하중값의 평균과 표준편차를 구하였고, 신뢰도 95% 유의수준에서 디자인 차이에 따른 변연 적합도와 파절 하중을 one-way ANOVA로 검증 하였으며, 사후검정방법으로 Duncan’s multiple range test를 실시하였다.
- 각 변연 적합도와 파절 하중값의 평균과 표준편차를 구하였고, 신뢰도 95% 유의수준에서 디자인 차이에 따른 변연 적합도와 파절 하중을 one-way ANOVA로 검증 하였으며, 사후검정방법으로 Duncan’s multiple range test를 실시하였다. 다음 코핑 색의 유무로 그룹을 분류하여 신뢰도 95% 범위 내에서 t-test를 시행하였다.
성능/효과
- 디자인에 따른 코핑의 파절 하중은 유색 (I그룹)과 백색 (II그룹) 지르코니아 간의 유의성 있는 차이는 없었으나 (P > .05), I그룹과 II그룹 모두에서 각 코핑 두께를 달리 디자인한 1과 2, 3 그리고 4군간에는 유의한 차이를 보였다 (P < .05).
- 유색 지르코니아 (I) 그룹에서는 두께에 따른 변연 적합도에 유의한 차이가 없었으나 (P > .05), 백색 지르코니아 (II) 그룹에서는 1그룹 (협측 0.3/설측 0.3)에서 가장 불량한 변연 적합성을 보였다 (P < .05) (Table VII, VIII, Fig. 8).
- 본 연구에서 코어의 디자인이 같고 색이 다른 그룹간의 비교에서는 전 그룹 모두 유 · 백색 지르코니아 그룹간의 파절 하중에 유의성은 없었으며, 변연 오차는 유색그룹의 지르코니아가 큰 것으로 나타났다.
- 3. 유색 및 백색 지르코니아 코핑간의 변연 적합성은 1군을 제외하고 무색 지르코니아 군이 더 좋은 결과를 보였다 (P < .05).
- 29 CAD/CAM system의 경우에는 설계과정에서 컴퓨터 프로그램을 이용하여 수복물의 내부에 공간을 부여하는 방법이 주로 이용되는 데 본 실험에서는 30 μm의 internal relief를 부여하였다.23 각 연구마다 적합도를 측정하는 부위에 대한 용어와 정의가 다르므로 적합도를 수치만으로 비교하는 것은 무리가 있겠으나, 이전의 연구들을 바탕으로 볼 때 본 연구에서 평가한 지르코니아 코핑의 적합도는 내면 조정 후 실험조건 내에서 임상적 한계를 만족하는 것으로 판단된다.
- 2. 2와 3그룹간에는 보이지 않았으나 각 그룹간에 유의성 있는 파절하중 차이를 보였으며, 특히 4그룹이 제일 높은 파절 하중값을 보였다.
- 4. 소성직후, 내면조정 전에 변연 적합성은 각 부위에 따라 유의성 있는 차이는 없었다.
- 5. 소성직후, 내면조정 전에 변연 적합성은 유색 지르 코니아 그룹에서는 다자인에 따라 유의성 있는 차이가 없었으나, 백색 지르코니아 그룹에서는 타 그룹에 비해 1그룹의 변연오차가 가장 크게 나타났다.
- 6. 내면 조정 후에는 유색 및 무색, 코핑 디자인에 따른전 그룹간 변연 적합성의 차이는 보이지 않았다.
- 따라서 지르코니아 코핑 디자인과 색상화에 따른 변연 적합성은 소성 직후에는 다소 차이가 있었으나 내면 조정을 하면 임상 사용에는 무리가 없을 것으로 판단되었고, 파절 강도 강화를 위해 코핑의 두께는 가급적 두꺼워야 하나, 가시면 (순면, 협면)의 심미성 (반투명성)을 고려할 경우 가시면을 약간 얇게 해도 파절 강도에 큰 영향을 주지 않아 치질 보존이나 심미성을 우선할 경우, 이 같은 디자인을 고려해 볼 수 있을 것으로 사료되었다.
후속연구
- 30 이러한 유색 지르코니아 세라믹의 등장은 분명 색조재현 측면에서 유리해지고 또한 그 활용도가 크게 증가 되는데 기여할 것이다. 그러나 이러한 유색 지르코니아 세라믹을 만들기 위해서는 산화물 색소를 첨가해야 하고 그에 따른 물리적 특성변화가 예상되는데 Beuer 등31은 유색 지르코니아가 백색에 비해 물성이 오히려 약간 더 좋아지거나 변화가 없는 것으로 보고하였고, Huang 등32은 색소의 첨가가 경도와 파괴인성에는 영향을 주지 않으나 굴곡강도에는 영향을 주는 것으로 보고 하였고, 오 등30은 유색 및 백색 지르코니아 세라믹의 굴곡강도에 관한 연구에서 지르코니아 세라믹의 굴곡강도는 제품 군과 관계없이 백색 지르코니아가 유색 지르코니아보다 높다고 하였다.
- 이것이 색상화에 따른 지르코니아의 필연적 결과인지는 아직 분명하지 않다. 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 36 그러나 수복물의 파절강도 연구는 시간과 비용이 많이 소요되는 임상실험이전에 기초적인 자료를 제공한다. 향후 상기요소들이 포함된 실험연구와 임상연구가 계속 이루어져야 할 것이다
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