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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 치과 임상분야에서 사용되고 있는 4종의 지르코니아 색소체용액을 사용하여 제작한 유색 지르코니아와 전장도재간의 전단결합강도를 측정하고 파절양상을 관찰하여, 색소체용액에 따른 유색 지르코니아와 전장도재의 결합강도를 비교, 분석하고자 한다.
- 본 연구에서는 치과 CAD/CAM용 지르코니아와 전장도재간의 전단결합강도를 측정하고, 파절양상을 관찰하였다. 그러나 본 연구에서 사용한 시편은 임상적인 치과수복물의 형태를 반영하지 못하였고, 시편의 개수가 그룹당 8개의 시편으로 많지 않았기 때문에 일반화 하기는 어렵다.
- 그러나 시판되고 있는 색소체용액과 전장도재간의 결합강도에 관한 정보는 부족한 상태이다. 이에 본 연구에서는 시판되고 있는 색소체용액 4종을 이용하여 유색 지르코니아를 제작하고, 제작한 지르코니아와 전장도재간의 전단결합강도와 파절양상을 비교 분석하였다.
- 또한 색소체용액으로 제작된 유색 지르코니아 수복물의 결합 강도와 실패양상은 사용한 색소체용액 및 표면처리 방법, 응력 전달 방법 등 다양한 요소에 의해 달라질 수 있으며 이에 대한 보다 세분화된 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다. 하지만 유색 지르코니아와 전장도재를 이용하여 제작되는 이중 구조 전부도재관 수복물의 내구성과 재료에 대한 안정적인 사용을 위한 기초자료는 제시했다고 판단된다. 최근에 소개되고 있는 색소체용액도 더 시판되고 있기에 추후 더 많은 연구가 필요하다.
제안 방법
- 무색의 지르코니아를 대조군으로 하였고, VITA In-Ceram®2000 YZ LL1, Zirkonzahn coloring liquid, Wieland coloring liquid, Kuwotech coloring liquid에 침지한 후 소결한 유색 지르코니아를 실험군으로 하였다(Table 3).
- 지르코니아 시편과 전장도재의 접착 파절 실패 양상을 보기 위해 파단면을 금-팔라디움 합금 코팅 후, 저진공주사전자현미경(JSM-IT300, Jeol, Japan)를 이용하여 관찰하였다. 성분분석은 EDX(energy Dispersive X-ray spectroscopy, EX-200, Horiba, Japan)를 이용하여 관찰하였다. 지르코니아 시편으로부터 전장도재가 깨끗하게 탈락되면 접착성 파절(adhesive failure), 도재 내에서 파절이 일어나면 응집성 파절(cohesive failure), 지르코니아와 도재와의 접착계면에서 접착성 파절과 응집성 파절이 같이 일어나면 혼합성 파절(mixed failure)로 분류하였다.
- 시판되고 있는 치과 CAD/CAM용 지르코니아 4종의 색소체용액을 이용하여 제작한 유색 지르코니아와 전장도재간의 전단결합강도와 파절양상을 비교 분석한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 시편마다 동일한 접촉면과 크기를 갖는 도재를 축성하기 위해 원기둥 주형을 제작하고, 이를 이용하여 전장도재(IPS e.max ceram dentin A2, Ivoclar vivadent, Liechtenstein)를 축성하였다. 전장도재는 소성 후 도재의 수축량을 최소화하기 위해 2회에 걸쳐 축성하고 소성하였다.
- 실험군은 5개 그룹으로 분류하였다. 무색의 지르코니아를 대조군으로 하였고, VITA In-Ceram®2000 YZ LL1, Zirkonzahn coloring liquid, Wieland coloring liquid, Kuwotech coloring liquid에 침지한 후 소결한 유색 지르코니아를 실험군으로 하였다(Table 3).
- max ceram dentin A2, Ivoclar vivadent, Liechtenstein)를 축성하였다. 전장도재는 소성 후 도재의 수축량을 최소화하기 위해 2회에 걸쳐 축성하고 소성하였다. 전장도재의 소성은 소성로(Esgaia®, J.
- 1). 지그를 이용하여 시편을고정하고 지르코니아와 전장도재 접착계면에 0.5 mm/min의 하중속도로 하중을 가하여 전장도재 실린더가 지르코니아에서 분리될 때의 최대하중(P)을 측정한 후, 다음의 식을 이용하여 전단결합강도를 계산하였다.
- 지르코니아 시편과 전장도재의 접착 파절 실패 양상을 보기 위해 파단면을 금-팔라디움 합금 코팅 후, 저진공주사전자현미경(JSM-IT300, Jeol, Japan)를 이용하여 관찰하였다. 성분분석은 EDX(energy Dispersive X-ray spectroscopy, EX-200, Horiba, Japan)를 이용하여 관찰하였다.
- 성분분석은 EDX(energy Dispersive X-ray spectroscopy, EX-200, Horiba, Japan)를 이용하여 관찰하였다. 지르코니아 시편으로부터 전장도재가 깨끗하게 탈락되면 접착성 파절(adhesive failure), 도재 내에서 파절이 일어나면 응집성 파절(cohesive failure), 지르코니아와 도재와의 접착계면에서 접착성 파절과 응집성 파절이 같이 일어나면 혼합성 파절(mixed failure)로 분류하였다.
- 하중이 지르코니아 시편과 전장도재 사이의 접착면과 동일한 방향으로 전달되도록 전단결합강도 측정용 지그에 고정한 뒤, 지르코니아에서 도재가 파절될 때까지 만능시험기(Model 4302, Instron, USA)를 이용하여 전단결합강도를 측정하였다(Fig. 1). 지그를 이용하여 시편을고정하고 지르코니아와 전장도재 접착계면에 0.
대상 데이터
- 사용된 색소체용액은 VITA In-Ceram®2000 YZ LL1(VITA Zahnfabrik, Germany), Zirkonzahn coloring liquid(Zirkonzahn, Italy), Wieland coloring liquid(Wieland, Germany), Kuwotech coloring liquid(Kuwotech, Korea) 이였다(Table 2).
- 상용의 분말(KZ-3YF type A, KCM, Japan)을 사용하여 제작한 지르코니아 시편을 사용하였다(Table 1).
- 임상에서 사용되고 있는 A2계열의 색조를 띄는 4가지 종류의 색소체용액을 사용하였다. 사용된 색소체용액은 VITA In-Ceram®2000 YZ LL1(VITA Zahnfabrik, Germany), Zirkonzahn coloring liquid(Zirkonzahn, Italy), Wieland coloring liquid(Wieland, Germany), Kuwotech coloring liquid(Kuwotech, Korea) 이였다(Table 2).
- 전장도재는 Ivoclar vivadent사의 IPS e.max Ceram A2 Dentin(Ivoclar vivadent, Liechenstein)을 사용하였다.
- 전장도재의 소성은 소성로(Esgaia®, J. MoritaMFG co., Japan)에서 제조회사가 제시하는 소성 스케줄에 따라 소성하였다.
- 건조된 시편을 지르코니아 전용 소결로(Kavo Therm, Kavo, Germany)에 넣고, 실온에서 1,000℃까지 상승시킨 후 20분 동안 유지하고, 1,450℃로 상승시켜 120분간 유지한 후 실온까지 하강시켜 소결을 시행하였다. 최종적으로 소결된 지르코니아 시편은 지름 15 mm, 높이가 2.5 mm이였다.
데이터처리
- 전단결합강도의 평균과 표준편차를 계산하고, 각 군의 유의성을 검증하기 위해 SPSS 21 프로그램(SPSS Inc, IL, USA)으로 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)을 시행하였으며, 집단 간의 차이를 다중비교분석(Tukey’s multiple comparison test)을 통하여 사후검정 하였다.
성능/효과
- 1. 4종의 색소체 용액을 이용하여 제작한 유색 지르코니아 중 가장 높은 전단결합강도를 보인 그룹은 Kuwotech coloring liquid용액으로 제작한 그룹이었으며, 가장 낮은 전단결합강도를 보인 그룹은 Zirkonzahn coloring liquid를 사용하여 제작한 그룹이였다(p < 0.05).
- 2. Kuwotech coloring liquid용액으로 제작한 유색 지르코니아를 제외하고, 유색과 무색의 전단결합강도는 통계학적으로 유의한 차이가 없었다(p ＞ 0.05).
- 3. 지르코니아와 전장도재 간의 파절양상은 대부분 혼합형 파절양상을 보였다
- 분리가 일어난 접착면은 지르코니아가 완전히 노출되지 않고 도재입자들이 남아 있었다. EDX 분석 결과, 파절양상에 따라 응집성 파절에서는 도재의 성분만이 관찰되었고 혼합형 파절에서는 지르코니아와 도재의 성분이 함께 관찰되었다. 지르코니아와 전장도재간의 결합력이 세라믹의 파절 강도보다 높은 경우, 세라믹 내에서 응집파절이 시작되고 세라믹의 파절강도가 낮다면 계면파절의 형태가 나타난다.
- 2000 YZ LL1, Zirkonzahn coloring liquid 용액순으로 나타났다. Zirkonzahn coloring liquid를 제외한 색소체용액 처리에 따른 실험군의 전단결합강도는 대조군인 무색 지르코니아 보다 수치가 증가하는 양상을 보였다. 이는 색소체 용액 내에 존재하는 색소체의 함량과 성분에 따라 유색 지르코니아의 기계적 특성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 전장도재와의 전단결합강도에 영향을 미쳤을 것으로 생각된다.
- 금속-도재관에서 금속 코핑과 전장도재의 적절한 결합강도는 25 MPa 이상이 되어야 한다고 알려져 있지만, 본 연구에서 지르코니아와 전장도재간의 전단결합강도는 24~27 MPa 사이로 나타났다. 이는 Al-Dohan 등(2004)의 지르코니아 코어와 비니어 세라믹 시스템에서 임상적으로 적절한 전단결합강도 22-31 MPa, Dundar 등(2007)의 23-41 MPa 사이에 있어 본 연구에서 제작된 유색 및 무색의 지르코니아는 임상적으로 적용하기에 충분하다고 판단된다.
- 지르코니아와 전장도재간의 결합력이 세라믹의 파절 강도보다 높은 경우, 세라믹 내에서 응집파절이 시작되고 세라믹의 파절강도가 낮다면 계면파절의 형태가 나타난다. 본 실험에서는 계면 파괴 형태와 응집 파절 형태가 혼재된 복합 파절 형태가 많은 것을 확인 하였다.
- 본 연구 결과, Kuwotech coloring liquid용액으로 만든 유색 지르코니아에서 전장도재와의 전단결합강도가 가장 높게 나타났고, Wieland coloring liquid, VITA In-Ceram®2000 YZ LL1, Zirkonzahn coloring liquid 용액순으로 나타났다.
- 지르코니아의 주사전자현미경 관찰은 지르코니아와 포세린의 계면 및 지르코니아 결정의 연구에 많이 이용된다. 본 연구에서 육안으로 관찰 시 파절이 전장도재 내에서 시작된 후 균열이 접착면 쪽으로 진행되어 접착면이 분리되는 양상을 보였다. 전장도재는 원형의 띠를 이루며 외측에만 도재가 남아있었으며 내측은 도재가 깨끗하게 떨어져 나가거나 일부 도재가 남아있는 양상을 보였다.
- 색소체 용액 침지 후, Kuwotech coloring liquid를 사용한 그룹(K)의 시편이 가장 높은 전단결합강도를 보였으며, Zirkonzahn coloring liquid를 사용한 그룹(Z)에서 가장 낮은 전단결합강도를 보였다(p < 0.05).
- 05). 유색과 무색 지르코니아 비교 시, Kuwotech coloring liquid를 이용하여 제작한 유색 지르코니아 그룹을 제외하고, 대조군인 무색 지르코니아보다 유색 지르코니아가 높은 전단결합강도를 보였으나, 통계학적으로 유의한 차이가 없음을 확인하였다(p ＞0.05)(Fig. 2).
- 전단결합강도 실험에 사용된 시편에서 지르코니아와 전장도재가 접착되어 있던 면을 중심으로 파절양상을 관찰한 결과, 응집성 파절과 혼합형 파절 양상이 관찰되었다(Fig. 3). 대부분의 시편에서 혼합형 파절이 나타났으며, 모든 실험군에서 접착성 파절 양상은 관찰되지 않았다.
- 각 군에서의 전단결합강도 평균값과 표준편차를 Table 4에 표시하였다. 지르코니아와 전장도재의 평균 전단결합강도는 24~27MPa로 나타났다. 색소체 용액 침지 후, Kuwotech coloring liquid를 사용한 그룹(K)의 시편이 가장 높은 전단결합강도를 보였으며, Zirkonzahn coloring liquid를 사용한 그룹(Z)에서 가장 낮은 전단결합강도를 보였다(p < 0.
후속연구
- 본 연구에서는 치과 CAD/CAM용 지르코니아와 전장도재간의 전단결합강도를 측정하고, 파절양상을 관찰하였다. 그러나 본 연구에서 사용한 시편은 임상적인 치과수복물의 형태를 반영하지 못하였고, 시편의 개수가 그룹당 8개의 시편으로 많지 않았기 때문에 일반화 하기는 어렵다. 또한, 오랜 시간 구강 내 수분에 노출되었을 때의 상황과도 다르다는 한계점이 있다.
- 색소체 용액의 사용방법, 용액의 침지양과 침지 시간, 용액의 침투 정도와 깊이 등에 따라 전단결합강도가 달라질 것으로 생각된다. 그러나 유색 지르코니아와 전장도재간의 결합강도에는 다양한 요인들이 영향을 미치므로 절대적인 결과로 보기에는 한계가 있으므로 상대적 비교 평가 자료로 활용할 필요가 있다고 생각된다. 나아가 본 연구에서 제작한 시편구조보다 임상에서 제작되는 형태는 코팅과 전장도재간의 접촉 면적이 증가하므로 본 연구의 결과보다 높은 결합력을 나타낼 것으로 생각된다.
- 그러나 유색 지르코니아와 전장도재간의 결합강도에는 다양한 요인들이 영향을 미치므로 절대적인 결과로 보기에는 한계가 있으므로 상대적 비교 평가 자료로 활용할 필요가 있다고 생각된다. 나아가 본 연구에서 제작한 시편구조보다 임상에서 제작되는 형태는 코팅과 전장도재간의 접촉 면적이 증가하므로 본 연구의 결과보다 높은 결합력을 나타낼 것으로 생각된다.
- 이를 보완하기 위해서는 치과 수복물과 유사한 형태의 시편을 제작하고 충분한 온도 순환 조건을 적용하는 실험이 우선 필요하다고 생각한다. 또한 색소체용액으로 제작된 유색 지르코니아 수복물의 결합 강도와 실패양상은 사용한 색소체용액 및 표면처리 방법, 응력 전달 방법 등 다양한 요소에 의해 달라질 수 있으며 이에 대한 보다 세분화된 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다. 하지만 유색 지르코니아와 전장도재를 이용하여 제작되는 이중 구조 전부도재관 수복물의 내구성과 재료에 대한 안정적인 사용을 위한 기초자료는 제시했다고 판단된다.
- 또한, 오랜 시간 구강 내 수분에 노출되었을 때의 상황과도 다르다는 한계점이 있다. 이를 보완하기 위해서는 치과 수복물과 유사한 형태의 시편을 제작하고 충분한 온도 순환 조건을 적용하는 실험이 우선 필요하다고 생각한다. 또한 색소체용액으로 제작된 유색 지르코니아 수복물의 결합 강도와 실패양상은 사용한 색소체용액 및 표면처리 방법, 응력 전달 방법 등 다양한 요소에 의해 달라질 수 있으며 이에 대한 보다 세분화된 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다.
- 하지만 유색 지르코니아와 전장도재를 이용하여 제작되는 이중 구조 전부도재관 수복물의 내구성과 재료에 대한 안정적인 사용을 위한 기초자료는 제시했다고 판단된다. 최근에 소개되고 있는 색소체용액도 더 시판되고 있기에 추후 더 많은 연구가 필요하다.
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