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문제 정의
- 치수복조재와 수복재 간 결합력은 재료의 물리화학적 특성, 치수복조재와 수복재 간 결합 특성, 그리고 사용된 접착시스템의 종류 및 전처치 과정에 영향을 받을 수 있다[7,24]. 본 연구는 3종의 tricalcium silicate 기반 치수복조재에 대한 다양한 수복재의 전단결합강도 비교를 목적으로 하여, 기존에 각 재료별로 경화시간이나 접착제 종류, 처치 방법을 변수로 전단결합강도를 평가한 논문들을 토대로 가능한 한 최적의 값을 나타낼 수 있는 조건으로 각 실험군을 설정하였다. 그러나 재료 각각에 대해 경화시간이나 접착시스템의 종류, 처치 방법 등에 따라 파절양상과 전단결합강도가 달라질 수 있다는 측면에서, 본 연구의 한계를 지적할 수 있으며 이러한 변수의 영향을 비교하기 위한 후속 연구가 필요하다.
- 또한 유사한 레진화합물로 구성되어 레진접착제 내 Hydroxyethyl methacrylate (HEMA)를 매개로 진성 화학결합을 형성함과 동시에, TLC와 CR의 산소저해층 내 미반응 methacrylate group 간 공중합(copolymerization)으로 부가적인 화합물을 형성함으로써 결합력이 강화되었을 것으로 생각된 다[11,12]. 본 연구에서는 self etching보다 total etching 접착시스템 적용 시 더 유지력이 좋은 미세공극이 형성되어 최적의 전단결합강도를 얻을 수 있다는 보고를 토대로, CR군에 공통적으로 total etching 접착시스템을 적용하였다[2,13]. 그 결과, GIC 와 RMGIC군에서의 약산을 이용한 전처치에 비해 인산을 이용한 산부식이 기질의 표면 거칠기를 현저하게 증가시켜 미세기계적 결합과 함께 접착제 침투를 효과적으로 유도함으로써 전단 결합강도 증가에 기여한 것으로 보인다[14,15].
- 이에 본 연구에서는 3종의 치수복조재(ProRoot™ White MTA, Theracal LC™, Biodentine™)와 3종의 수복재 (복합레진, 레진강 화형 글래스아이오노머 시멘트, 전통적인 글래스아이오노머 시멘트) 간의 결합강도를 동일한 조건에서 비교 평가하고 파절 양상에 대해서 분석해보고자 한다.
- 이에 본 연구에서는 Theracal LC™, Biodentine™, ProRoot™ WMTA와 같은 tricalcium silicate 기반의 치수복조재와 임상에서 통상적으로 사용되는 수복재인 복합레진, 레진강화형 글래스아이오노머, 전통적인 글래스아이 오노머 간의 전단결합강도를 동일선상에서 비교해보고자 하였다.
제안 방법
- 글래스아이오노머 시멘트인 Ketac™ Molar(GIC)가 수복재로 선택된 1, 4, 7군은 치수복조재 상방에 제조사 지시에 따라 20초간 dentine conditioner로 처치한 뒤 수세하고, Ketac™ Molar를 직경 3mm, 높이 2mm의 원통형 플라스틱 튜브 내에 충전하여, 치수복조재 표면 중심에 위치시킨 뒤 5분간 경화시켰다.
- 레진강화형 글래스아이오노머 시멘트인 Fuji II LC™(RMGIC) 가 수복재로 선택된 2, 5, 8군은 치수복조재 상방에 제조사 지시에 따라 20초간 dentine conditioner로 처치한 뒤 수세하고, Fuji II LC™를 직경 3mm, 높이 2mm의 원통형 플라스틱 튜브 내에 충전하여, 치수복조재 표면 중심에 위치시킨 뒤 LED light cure unit (VALO LED, Ultradent, South Jordan, USA) 로 20초간 광중 합하였다.
- 복합레진인 Filtek™ Z250(CR)가 수복재로 선택된 3, 6, 9군은 치수복조재 상방을 15초간 35% 인산으로 산부식 하고 10초간 수세한 뒤 건조시키고, 5세대 접착시스템인 Adper TM Single Bond 2를 도포하고 20초간 광중합한 뒤 Filtek TM Z250을 튜브 내로 충전하여, 치수복조재 표면 중심에 위치시키고 20초간 광중합하였다.
- 다공성 재료인 BD가 중합수축에 저항하기 위한 물성을 지니기 위해서는 calcium silicate hydrate gel 구조의 결정화를 통한 성숙기간이 필요하며, 최소 2주간의 시간이 소요된다[18]. 본 연구에서는 1회 내원 임상 술식을 재현하기 위해 15분 후 BD 상방에 즉시 수복재를 위치시키고 24시간 후 전단결합강도를 측정하였는데, BD 내부의 성숙이 충분하게 이루어지지 않은 상태에서 전단력이 가해짐에 따라 상대적으로 낮은 결합강도와 응집성 파괴양상이 초래된 것으로 보인다. 한편 Cantekin 등[6]은 BD와 methacrylate-based (MB) composites 간전단결합강도는 임상적으로 허용할만한 수치인 17.
- 이 중 30개의 블록 와동에 Theracal LC™(TLC)를 채운 뒤 LED light cure unit (VALO LED, Ultradent, South Jordan, USA)을 이용해 1200mW/ cm 2 로 20초간 광중합하였다.
- 전단결합강도 검사 후, 파절된 표면을 ×25 배율의 stereomicroscope (Olympus SZ61 ® , Japan)을 이용해 파절된 표면을 다음과 같이 분류하였다.
- 전단결합강도 검사를 위해 universal testing machine (Shimadzu universal testing machine EZ-S, Japan) 을 이용하여 각 블록에 cross head speed 0.5 mm/min의 속도로 전단력을 가해 복조재에서 수복재가 탈락될 때의 최대 하중을 구하고, 이를 단위면적당 결합강도(MPa)로 환산하였다(Fig. 2).
대상 데이터
- 본 연구에서는 3종의 치수복조재(ProRoot™ white MTA, Theracal LC™, Biodentine™)와 3종의 수복재(Filtek™ Z250, Ketac™ Molar, Fuji II LC™)를 사용하였으며, 동일 제조사의 접착 시스템 및 conditioner를 적용하였다.
- 중앙에 직경 5mm, 깊이 2mm의 와동이 형성된 직경 10mm, 높이 15mm의 아크릴 레진 블록 90개를 제작하였다. 이 중 30개의 블록 와동에 Theracal LC™(TLC)를 채운 뒤 LED light cure unit (VALO LED, Ultradent, South Jordan, USA)을 이용해 1200mW/ cm 2 로 20초간 광중합하였다.
데이터처리
- 05로 설정하였다. 각 군간 전단결합강도를 비교하기 위해 Kruskal-Wallis test를 이용하였으며, Mann-Whitney test로 사후검정을 시행하였다. 또한 파절양상의 비교를 위해 Fisher’s exact test를 시행하였다.
- 또한 파절양상의 비교를 위해 Fisher’s exact test를 시행하였다.
성능/효과
- Tricalcium silicate 기반 치수복조재(TLC, BD, WMTA) 와 임상에서 통상적으로 사용되는 수복재인 CR, RMGIC, GIC의 전단결 합강도를 비교 평가한 결과, TLC-CR군이 가장 높은 전단결합강도를 나타냈으며, TLC-GIC군이 가장 낮은 전단결합강도를 나타냈다. CR이 수복재인 군들이 다른 수복재 군들에 비해 유의하게 높은 전단결합강도를 보였으며, GIC가 수복재인 경우 BD가 TLC 나 MTA군에 비해 통계학적으로 유의하게 높은 전단결합강도를 보였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때, 치수복조재와 수복재 간 특성에 따라 결합력 차이가 존재하므로 직접치수복조술 시 이를 고려하여 재료를 선택해야 한다고 사료된다.
- TLC-CR(17.44±2.95 MPa)이 가장 높은 전단결합강도를, TLC-GIC(1.11±0.79 MPa)가 가장 낮은 전단결 합강도를 보였다.
- TLC-RMGIC군의 결합강도는 9.81 ± 4.04 MPa로 9개 군 중 두 번째로 높은 값을 나타냈는데, 이는 TLC-CR군과 비슷한 맥락에서 이해할 수 있다.
- Tricalcium silicate 기반 치수복조재(TLC, BD, WMTA) 와 임상에서 통상적으로 사용되는 수복재인 CR, RMGIC, GIC의 전단결 합강도를 비교 평가한 결과, TLC-CR군이 가장 높은 전단결합강도를 나타냈으며, TLC-GIC군이 가장 낮은 전단결합강도를 나타냈다. CR이 수복재인 군들이 다른 수복재 군들에 비해 유의하게 높은 전단결합강도를 보였으며, GIC가 수복재인 경우 BD가 TLC 나 MTA군에 비해 통계학적으로 유의하게 높은 전단결합강도를 보였다.
- 본 연구 결과, TLC-CR군이 평균 17.44 ± 2.95 MPa로 가장 높은 강도를 나타내며, BD 혹은 WMTA를 적용한 CR군과는 통계학적으로 유의한 차이를 보였다.
- 본 연구에서 치수복조재가 BD일 때, CR, RMGIC, GIC 순으로 유의하게 높은 전단결합강도를 나타냈다. 그러나 이 중 가장 강한 결합력을 보인 BD-CR군(5.
- 본 연구의 파절양상 분석 결과를 Table 6에 기술하였다. 수복 재가 GIC일 때, TLC와 BD는 부착성 파절, WMTA는 응집성 파절양상을 보였다. 수복재가 RMGIC인 경우, TLC는 부착성 파절이, BD와 WMTA는 혼합성 파절이 주로 발생했다.
- 수복재가 RMGIC인 경우, TLC와의 전단결합강도가 다른 치수복 조재에 비해 월등하게 높은 값을 보였으며, TLC, BD, WMTA 순으로 유의한 차이를 나타냈다. 수복재가 CR일 때도 TLC와의 전단결합강도가 유의하게 높은 값을 보였으며, BD와 WMTA 간에는 유의한 차이가 없었다.
- 3종의 수복재를 기준으로 각 치수복조재의 전단결합강도 비교하여 Table 5에 제시하였다. 수복재가 GIC일 때, 치수복조재중 BD의 전단결합강도가 다른 치수복조재에 비해 유의하게 높았으며, TLC와 WMTA의 전단결합강도 차이는 유의하지 않았다. 수복재가 RMGIC인 경우, TLC와의 전단결합강도가 다른 치수복 조재에 비해 월등하게 높은 값을 보였으며, TLC, BD, WMTA 순으로 유의한 차이를 나타냈다.
- 수복재가 GIC일 때, 치수복조재중 BD의 전단결합강도가 다른 치수복조재에 비해 유의하게 높았으며, TLC와 WMTA의 전단결합강도 차이는 유의하지 않았다. 수복재가 RMGIC인 경우, TLC와의 전단결합강도가 다른 치수복 조재에 비해 월등하게 높은 값을 보였으며, TLC, BD, WMTA 순으로 유의한 차이를 나타냈다. 수복재가 CR일 때도 TLC와의 전단결합강도가 유의하게 높은 값을 보였으며, BD와 WMTA 간에는 유의한 차이가 없었다.
- 6 MPa 라 보고한 바 있다. 이는 본 연구의 결과와 다소 차이가 있는데, 그 원인으로는 전단결합강도 측정 시 하중을 가하는 속도나 최대 하중의 크기 등 실험방법 상 차이와 더불어, 본 연구에서 BD를 아크릴 레진 블록에 충전하고 경화되는 15분간 특별한 처치를 하지 않은 것과 달리 Cantekin 등은 100% 습도에서 15분간 BD 표본을 보관하였다는 점에서 BD 초기경화시 습도의 영향을 생각해볼 수 있다. 치수복조재가 WMTA인 경우, 수복재가 CR일 때의 전단결합강도는 5.
- 파절양상 분석 결과, TLC가 치수복조재로 선택된 군에서는부착성 파절양상이 대부분이었던 반면 (GIC:70%, RMGIC:70%, CR:60%), BD가 치수복조재로 선택된 군에서는 부착성(GIC:60%, RMGIC:100%)과 혼합성(CR:60%) 파절 양상이, WMTA가 치수 복조재로 선택된 군에서는 응집성(GIC:60%, CR:90%)과 혼합성 (RMGIC:80%) 파절 양상이 주로 관찰되었으며, 응집성 파절은 모두 치수복조재 내에서 발생하였다. 일반적으로 응집성 파절이 많을수록 재료 간 결합력이 강하다고 볼 수 있는데 흥미롭게도 본 연구 결과, 높은 전단결합강도를 보였던 TLC군에서 대부분 부착성 파절이 관찰되고 상대적으로 낮은 전단결합강도를 보인 BD와 WMTA군에서는 혼합성과 응집성 파절 빈도가 높게 나타났다. 응집성 파절은 치수복조재와 수복재 간 결합력이 높은 것이라고 볼 수도 있지만, 다른 측면에서 보면 치수복조재의 압축강도가 결합강도에 비해 약해 치수복조재 내에서 파절이 발생한 것이라 해석할 수도 있다[21-23].
- 79 MPa)가 가장 낮은 전단결 합강도를 보였다. 전체 군의 평균 전단결합강도를 비교했을 때 TLC-CR, TLC-RMGIC, BD-CR, WMTA-CR, BD-RMGIC, BD-GIC, WMTA-RMGIC, WMTA-GIC, TLC-GIC 순으로 높은 값을 보였다.
- 복합레진은 우수한 물성과 심미성으로 인해 임상에서 우선적으로 선택되는 수복재로, 빈틈없는 변연을 형성하기 위해 수축력에 충분히 저항할 수 있는 결합강도의 범위는 17 MPa에서 20 MPa 사이로 추정된다[6]. 즉, 본 연구에서 수복재로 CR을 선택한 경우 TLC군만이 임상적으로 허용할만한 수준의 전단결합강 도를 보인다고 할 수 있으며, 이러한 결과는 다음과 같이 TLC와 CR 자체의 특성뿐만 아니라 이들 사이에 적용된 접착시스템에 의한 것으로 사료된다. 우선 TLC와 CR 모두 광중합을 통해 초기 응집력을 확보할 수 있어 보다 안정적인 환경에서 재료 간 결합을 이룰 수 있다[7].
- 3에 제시하였다. 치수복조재가 TLC 혹은 BD인 경우, 수복재 간 전단결합강도 차이는 유의했으며, CR, RMGIC, GIC 순으로 높은 값을 보였다. 치수복조재가 WMTA인 경우에는 CR와의 전단결합강도가 가장 높았으나 RMGIC와 GIC 간에는 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 치수복조재가 WMTA인 경우, 수복재가 CR일 때의 전단결합강도는 5.58 ± 1.24 MPa로, 수복재가 RMGIC이거나 GIC일 때보다 유의하게 높은 값을 보였으며, RMGIC군과 GIC군 간에는 유의한 차이가 없었다.
- 치수복조재가 TLC 혹은 BD인 경우, 수복재 간 전단결합강도 차이는 유의했으며, CR, RMGIC, GIC 순으로 높은 값을 보였다. 치수복조재가 WMTA인 경우에는 CR와의 전단결합강도가 가장 높았으나 RMGIC와 GIC 간에는 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 파절양상 분석 결과, TLC가 치수복조재로 선택된 군에서는부착성 파절양상이 대부분이었던 반면 (GIC:70%, RMGIC:70%, CR:60%), BD가 치수복조재로 선택된 군에서는 부착성(GIC:60%, RMGIC:100%)과 혼합성(CR:60%) 파절 양상이, WMTA가 치수 복조재로 선택된 군에서는 응집성(GIC:60%, CR:90%)과 혼합성 (RMGIC:80%) 파절 양상이 주로 관찰되었으며, 응집성 파절은 모두 치수복조재 내에서 발생하였다. 일반적으로 응집성 파절이 많을수록 재료 간 결합력이 강하다고 볼 수 있는데 흥미롭게도 본 연구 결과, 높은 전단결합강도를 보였던 TLC군에서 대부분 부착성 파절이 관찰되고 상대적으로 낮은 전단결합강도를 보인 BD와 WMTA군에서는 혼합성과 응집성 파절 빈도가 높게 나타났다.
후속연구
- 본 연구는 3종의 tricalcium silicate 기반 치수복조재에 대한 다양한 수복재의 전단결합강도 비교를 목적으로 하여, 기존에 각 재료별로 경화시간이나 접착제 종류, 처치 방법을 변수로 전단결합강도를 평가한 논문들을 토대로 가능한 한 최적의 값을 나타낼 수 있는 조건으로 각 실험군을 설정하였다. 그러나 재료 각각에 대해 경화시간이나 접착시스템의 종류, 처치 방법 등에 따라 파절양상과 전단결합강도가 달라질 수 있다는 측면에서, 본 연구의 한계를 지적할 수 있으며 이러한 변수의 영향을 비교하기 위한 후속 연구가 필요하다. 또한 다양한 변수의 영향을 받는다는 것은 철저하게 통제된 실험조건 하에서 더 많은 수의 시편을 대상으로한 추가적인 연구의 필요성을 시사하며, 나아가 실제 임상에서는 본 연구에서 다룬 치수복조재와 수복재 간 결합력뿐만 아니라 치질에 대한 치수복조재와 수복재 각각의 결합력과 재료 자체의 응집력, 중합수축력 등 여러 가지 인자가 복합적으로 작용 한다는 점에서 이들에 대한 후속 연구가 이루어져야 할 것이다.
- 그러나 재료 각각에 대해 경화시간이나 접착시스템의 종류, 처치 방법 등에 따라 파절양상과 전단결합강도가 달라질 수 있다는 측면에서, 본 연구의 한계를 지적할 수 있으며 이러한 변수의 영향을 비교하기 위한 후속 연구가 필요하다. 또한 다양한 변수의 영향을 받는다는 것은 철저하게 통제된 실험조건 하에서 더 많은 수의 시편을 대상으로한 추가적인 연구의 필요성을 시사하며, 나아가 실제 임상에서는 본 연구에서 다룬 치수복조재와 수복재 간 결합력뿐만 아니라 치질에 대한 치수복조재와 수복재 각각의 결합력과 재료 자체의 응집력, 중합수축력 등 여러 가지 인자가 복합적으로 작용 한다는 점에서 이들에 대한 후속 연구가 이루어져야 할 것이다.
- 본 연구 결과 TLC-CR군의 전단결합강도가 가장 우수하고 임상적으로 허용할만한 특성을 보이고 있어 직접치수복조술 시 우선적으로 선택할 만하며, 치수복조재인 TLC, BD, WMTA 모두 CR 과 결합하였을 때 가장 높은 전단결합강도를 보여, 상부 수복재로 CR을 선택하는 것이 바람직한 예후에 도움이 되리라 사료된 다. 그러나 러버댐 등을 이용한 완벽한 방습에 어려움이 있고, 우식활성이 높은 환자와 같이 GIC 적응증에 해당되는 경우나 불확실한 예후로 경과관찰이 필요한 경우에서 직접치수복조술을 시행해야 할 때는 GIC와 가장 높은 결합력을 보였던 BD를 치수 복조재로 선택하는 것이 유리할 수 있다.
- Polyacrylic acid 의 카르복실기가 MTA의 칼슘과 상호작용하여, 칼슘염을 형성하 거나 MTA의 silicate hydrate gel이 GIC의 silicate hydrate gel과 응축되어 부산물을 형성할 수 있다[19]. 이로부터 추정해 본다면 이들의 화학적 결합이 결합력에 기여하는 바가 클 것으로 보이며 이에 관해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- CR이 수복재인 군들이 다른 수복재 군들에 비해 유의하게 높은 전단결합강도를 보였으며, GIC가 수복재인 경우 BD가 TLC 나 MTA군에 비해 통계학적으로 유의하게 높은 전단결합강도를 보였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때, 치수복조재와 수복재 간 특성에 따라 결합력 차이가 존재하므로 직접치수복조술 시 이를 고려하여 재료를 선택해야 한다고 사료된다.
- MTA와 수복재 간 파절양상을 다룬 한 연구에서도 이와 유사하게 MTA 내에서의 응집성 파절이 주로 나타났으며 시간이 경과함에 따라 MTA의 압축강도가 개선되어 응집성 파절 양상이 더 줄어들었다고 보고한 바 있다 [4]. 즉, 상기 결과는 각 재료의 압축강도 차이에 기인한 것으로 사료되며 향후 재료별 압축강도 측정과 주사전사현미경 등을 이용한 표면 분석 등 후속 연구를 통해 이를 규명할 필요가 있다.
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