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문제 정의
- 따라서 이 연구에서는 소아치과에서 사용되는 소아용 기성 지르코니아 전장관(NuSmile® ZR crown: NuSmile Pediatric Crowns, Taxas, USA)의 내면과 유사한 디스크 형태의 지르코니아 시편을 제작한 후, 2종의 피착제(지르코니아 시편, 유구치 상아질 시편)와 3종의 시멘트 KetacTM Cem Permanent Glass Ionomer Luting Cement: KGI, RelyXTM Luting Plus Cement: RLP, RelyXTM Unicem Self-Adhesive Universal Resin Cement: RUR (3MESPE, MN, USA) 사이의 전단결합강도를 평가하고 열순환 시행이 전단결합강도에 미치는 영향을 알아보고자 한다.
- 레진시멘트를 자가중합으로 사용할 경우, 광중합이나 이중중합모드로 사용할 때에 비하여 결합강도가 유의하게 감소하거나 완전히 감소하였다[22]. 이 연구에서는 광조사를 하여 RUR이 완전 중합을 이룰 수 있도록 하였다.
제안 방법
- 1.5 mm 두께로 2회 적층 충전하고, 각 층마다 40초 씩 광중합기(Bluephase®: Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein)를 이용하여 중합하였다.
- 25.0 × 20.0 × 5.0 mm 의 몰드에 지르코니아 시편 표면이 노출되도록 중앙에 위치시킨 후자가 중합형 아크릴릭 레진(Jet Teeth Shade™ Powder: Lang Dental Mfg Inc., Wheeling, USA)으로 매몰하였다.
- 5 mm 두께로 2회 적층 충전하고, 각 층마다 40초 씩 광중합기(Bluephase®: Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein)를 이용하여 중합하였다. LED Radiometer(Shenghua Industry Co. Ltd., Beijing, China)를 사용하여 약 800mW/cm2 의 광도를 유지하였다. 지르코니아 시편에도 동일한 방법으로 적용하였다.
- 유구치 시편의 표면을 치과용 시린지를 이용하여 공기 건조하였다. Paste A와 Paste B를 1 : 1 비율로 20초간 혼합한 후 테플론 몰드 내에 적용하여 7.5분간 자가 중합하였다. 지르코니아 시편에도 동일한 방법으로 적용하였다.
- 각 군의 지르코니아 시편과 유구치 상아질 시편에 3종의 시멘트를 제조사의 지시에 따라 적용하였다. 내경 5.
- , Daejeon, South Korea)를 사용하였다. 각 시편에 0.5 mm/min 의 속도로 전단력을 가해 시멘트가 시편에서 탈락할 때의 최대하중을 구하고, 이를 단위면적당 결합강도 (MPa)로 환산하였다(Fig. 3).
- 소아용 기성 지르코니아 전장관(NuSmile® ZR crown)의 내면과 동일한 표면을 재현하기 위하여 NuSmile Pediatric Crowns(Taxas, USA)사와 업무 협약하여 소아용 기성 지르코니아 전장관을 제작하는 HASS(Gangneung, South Korea)사에 디스크 형태의 지르코니아 시편 제작을 의뢰하였다.
- ZR crown)의 내면과 동일한 표면을 재현하기 위하여 NuSmile Pediatric Crowns(Taxas, USA)사와 업무 협약하여 소아용 기성 지르코니아 전장관을 제작하는 HASS(Gangneung, South Korea)사에 디스크 형태의 지르코니아 시편 제작을 의뢰하였다. 소아용 기성 지르코니아 전장관의 내면과 지르코니아 시편(Zirconia discs: HASS, Gangneung, South Korea)의 표면이 동일하도록 제작하였으며 전계방사형 주사전자현미경(Field emission scanning electron microscope(SEM): Inspect F, FEI, USA)을 통해 유사함을 확인하였다(Fig. 1).
- 유구치 시편의 표면을 치과용 시린지(3-way syringe)를 이용하여 공기 건조 하였다. 시멘트를 3M ESPE RotoMixTM(3M ESPE, MN, USA)로 20초간 혼합한 후 테플론 몰드 내에 적용하여 10분간 자가중합 하였다. 지르코니아 시편에도 동일한 방법으로 적용하였다.
- 시멘트를 접착한 시편을 절반씩 나누어 2개의 하위그룹으로 나누었다.
- 코팅된 표면을 SEM을 이용해 200배율에서 조사한 후, 아래와 같이 파절 양상에 따라 분류하였다. 시멘트와 피착제 계면에서 발생하는 부착성 파절(Adhesive failure), 시멘트 내 또는 피착제 내에서 발생하는 응집성 파절(Cohesive failure), 위의 2가지 양상이 혼합되어 나타나는 혼합성 파절(Mixed failure)의 3가지 범주로 나누었다(Fig. 4).
- 하위그룹 B는 37℃ 습윤항온기에 24시간 동안 보관한 후, 5℃와 55℃에서 각각 30초 동안 1분간 열순환 한 것을 1회로 하여 총 5500회의 열순환을 시행하였다. 열순환 시행 후 전단결합강도를 측정하였다.
- 유구치 상아질 시편에 접착한 RUR과 RLP가 임상에서 사용 가능한 전단결합강도를 나타내었다. KGI의 전단결합강도는 6.
- 유구치 시편의 표면을 치과용 시린지(3-way syringe)를 이용하여 공기 건조 하였다. 시멘트를 3M ESPE RotoMixTM(3M ESPE, MN, USA)로 20초간 혼합한 후 테플론 몰드 내에 적용하여 10분간 자가중합 하였다.
- 유구치 시편의 표면을 치과용 시린지를 이용하여 공기 건조하였다. Paste A와 Paste B를 1 : 1 비율로 20초간 혼합한 후 테플론 몰드 내에 적용하여 7.
- 이 연구는 소아용 기성 지르코니아 전장관의 내면과 유사한 지르코니아 시편을 제작하여 지르코니아 시편과 유구치 시편에 각각 3종의 시멘트를 접착하여 전단결합강도를 평가하였다. 하지만 임상에서는 치면-접착제-지르코니아 전장관이 하나로 사용되며 이러한 임상상황을 재현하지 못하였다.
- 0 mm 몰드에 자가 중합형 아크릴릭 레진을 채운 후 유구치 치근부분을 아크릴릭 레진에 매몰하고 치관부분의 교합면을 노출하였다. 저속 다이아몬드 톱(Accutom-50: Struers, Copenhagen, Denmark)을 이용하여 주수 하에 치아 장축에 수직방향으로 교합면 법랑질을 삭제하여 편평한 상아질 표면을 노출하였다. 이후 주수 하에 #600 Sic 연마지(Buehler Ltd.
- 전단결합강도 측정을 위해 만능 재료 시험기(Universal Testing Machine: R&B Inc., Daejeon, South Korea)를 사용하였다.
- 하지만 임상에서는 치면-접착제-지르코니아 전장관이 하나로 사용되며 이러한 임상상황을 재현하지 못하였다. 제조사에서는 임상에서 지르코니아 전장관을 사용할 때, 지르코니아 전장관 내면에 RUR을 담아 치면에 setting 후, 약 2초간 가볍게 광중합하여 과량의 큰 시멘트는 스케일러나 탐침으로 제거할 것을 추천하였다. 이후 한 면당 20초씩 충분히 광조사하여 중합하며, 교합 면을 먼저 중합한 후 협설면 순으로 중합한다[35].
- 총 60개의 유구치 상아질 시편을 3종의 시멘트에 따라 20개씩 나누고 열순환 시행 유무에 따라 다시 2개의 하위그룹으로 분류하여, 각 시편 10개씩 6개의 군으로 나누었다(Table 2).
- 총 60개의 지르코니아 시편을 3종의 시멘트에 따라 20개씩 나누고 열순환 시행 유무에 따라 다시 2개의 하위그룹으로 분류하여, 각 시편 10개씩 6개의 군으로 나누었다(Table 2).
- 0 nm 백금 입자로 코팅 하였다. 코팅된 표면을 SEM을 이용해 200배율에서 조사한 후, 아래와 같이 파절 양상에 따라 분류하였다. 시멘트와 피착제 계면에서 발생하는 부착성 파절(Adhesive failure), 시멘트 내 또는 피착제 내에서 발생하는 응집성 파절(Cohesive failure), 위의 2가지 양상이 혼합되어 나타나는 혼합성 파절(Mixed failure)의 3가지 범주로 나누었다(Fig.
- 하위그룹 A는 전단결합강도를 측정하기 전까지 37℃ 습윤항온기에 보관하였다. 하위그룹 B는 37℃ 습윤항온기에 24시간 동안 보관한 후, 5℃와 55℃에서 각각 30초 동안 1분간 열순환 한 것을 1회로 하여 총 5500회의 열순환을 시행하였다. 열순환 시행 후 전단결합강도를 측정하였다.
대상 데이터
- 기성 소아용 지르코니아 전장관과 동일한 성분인 3Y-TZP(3mol% Yttria-tetragonal zirconia polycrystal)를 원료로 지르코니아 시편을 제작하였다. 직경 8.
- 각 군의 지르코니아 시편과 유구치 상아질 시편에 3종의 시멘트를 제조사의 지시에 따라 적용하였다. 내경 5.0 mm, 높이 3.0mm 의 테플론 몰드를 사용하여 동일한 양의 시멘트를 사용하였다.
- 시멘트 제조사별 차이를 줄이기 위해 3종의 시멘트 모두 3MESPE사의 제품을 선택하였다. Luthy 등[11]의 연구에서, 지르코니아 전장관을 수복할 때, 임상에서 사용가능한 결합강도는 10 - 13 MPa이라고 하였다.
- 우식이나 결함이 없는 건전한 제2유구치 60개를 선정하여 시편 제작 전까지 생리식염수에 넣은 채 4℃에서 냉장 보관하였다. 25.
- 이 연구에서는 3종의 시멘트인 KGI, RLP, RUR과 2종의 피착제인 지르코니아 시편, 유구치 상아질 시편을 사용하였으며, 제조사의 접착시스템을 적용하였다. Table 1에 연구재료에 관한 자세한 내용을 기술하였다.
데이터처리
- One-way ANOVA, Tukey’s Post Hoc Test, t-test (* : p < 0.05).
- 각 군당 전단결합강도의 평균과 표준편차를 산출하였다. 자료의 정규성 검사를 위해 Shapiro-Wilk test를 시행하였고 검사 결과 정규성을 확인하였다.
- 시멘트 종류별 평균 전단결합강도에 대한 유의성 검증은 일원변량분석(One-way ANOVA)을 이용하여 비교 분석하였고, Tukey’s Post Hoc Test를 이용하여 사후 검정하였다.
- 시멘트 종류별 평균 전단결합강도에 대한 유의성 검증은 일원변량분석(One-way ANOVA)을 이용하여 비교 분석하였고, Tukey’s Post Hoc Test를 이용하여 사후 검정하였다. 열순환 시행 전후 평균 전단결합강도에 대한 유의성 검증은 Independent sample t-test를 이용하여 비교 분석하였다(SPSS 23.0: IBM Corp., Chicago, USA).
- 각 군당 전단결합강도의 평균과 표준편차를 산출하였다. 자료의 정규성 검사를 위해 Shapiro-Wilk test를 시행하였고 검사 결과 정규성을 확인하였다. 시멘트 종류별 평균 전단결합강도에 대한 유의성 검증은 일원변량분석(One-way ANOVA)을 이용하여 비교 분석하였고, Tukey’s Post Hoc Test를 이용하여 사후 검정하였다.
성능/효과
- KGI를 접착한 모든 시편에서 부착성 파절이 관찰되었으며, RLP와 RUR을 접착한 시편에서 혼합성 파절과 응집성 파절이 관찰되었다. 시편과의 결합력이 시멘트 내 결합력 보다 높은 경우,시멘트 내에서 응집성 파절이나 피착제에서 응집성 파절이 일어나게 된다.
- RLP와 RUR을 각각 지르코니아 시편과 유구치 상아질 시편에 접착할 때, 지르코니아 시편과의 결합력이 유구치 상아질 시편과의 결합력보다 높았다. 하지만 실제 임상에서는 구강 내 환경요인에 영향을 받아 지르코니아 전장관과 시멘트 사이의 탈락이 보고 되고 있다[27].
- RLP의 열순환 시행한 하위그룹 B의 전단결합강도는 열순환을 시행하지 않은 하위그룹 A보다 통계적으로 유의하게 낮았다(p < 0.05).
- 시멘트 종류에 따라 전단결합강도는 통계적으로 유의한 차이가 관찰되었다(p < 0.05).
- 유구치 상아질 시편과 3종의 시멘트 접착 후 5500회 열순환을 시행하였을 때, 열순환 시행한 하위그룹 B의 전단결합강도가열순환 시행하지 않은 하위그룹 A의 전단결합강도보다 낮았다. 열순환 시행하지 않은 하위그룹 A와 열순환 시행한 하위그룹 B사이에 KGI와 RUR의 전단결합강도는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. RLP의 전단결합강도는 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p < 0.
- 유구치 상아질 시편과 3종의 시멘트 사이의 전단결합강도는 Ⅵ군인 RUR이 14.12±0.76 MPa로 가장 높은 값을 보였으며 Ⅳ군인 KGI가 6.12±0.42 MPa 로 가장 낮은 값을 보였다.
- 유구치 상아질 시편과 3종의 시멘트 접착 후 5500회 열순환을 시행하였을 때, 열순환 시행한 하위그룹 B의 전단결합강도가열순환 시행하지 않은 하위그룹 A의 전단결합강도보다 낮았다. 열순환 시행하지 않은 하위그룹 A와 열순환 시행한 하위그룹 B사이에 KGI와 RUR의 전단결합강도는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다.
- 지르코니아 시편에 사용한 시멘트가 KGI일 때, 모든 시편에서 부착성 파절이 관찰되었고 RLP 또는 RUR일 때, 혼합성과 응집성 파절 양상이 20 - 40% 관찰되었다. 유구치 상아질 시편에 사용한 시멘트가 KGI일 때, 모든 시편에서 부착성 파절이 관찰되었고 RLP 또는 RUR일 때, 혼합성과 응집성 파절 양상이 20 - 30% 관찰되었다(Table 4).
- 유구치 시편에 접착한 시멘트의 전단결합강도는 시멘트 종류에 따라 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p < 0.05).
- Gale 등[18]은 10000 회의 열순환 과정은 임상에서 1년의 사용 기간과 같다고 주장하였고, 열순환 과정이 수복물을 접착할 때 사용하는 시멘트의 전단결합강도를 유의하게 감소시킨다고 하였다. 이 연구에서 지르코니아 시편과 3종의 시멘트 접착 후 5500회 열순환을 시행하였을 때, 열순환 시행한 하위그룹 B의 전단결합강도가 열순환 시행하지 않은 하위그룹 A의 전단결합강도보다 감소하였으나 통계적으로 유의한 차이는 보이지 않았다. 이전 연구와는 달리 열순환 과정이 적어 통계적으로 유의한 차이가 보이지 않은 것으로 생각된다.
- 이 연구에서 지르코니아 시편에 합착한 시멘트의 전단결합강도는 시멘트 종류에 따라 통계적으로 유의한 차이를 보였으며(p < 0.05), RUR과 RLP가 임상에서 사용 가능한 결합강도를 나타내었다.
- 지르코니아 시편 및 유구치 상아질 시편에 접착한 3종의 시멘트 중 자가접착형 레진 시멘트인 RUR이 가장 높은 전단결합강도를 보였으며, 열순환 시행하지 않은 군과 열순환 시행한 군 사이에 통계적으로 유의한 차이가 없었다.
- 지르코니아 시편과 3종의 시멘트 사이의 전단결합강도는 Ⅲ군인 RUR가 18.79±1.30 MPa 로 가장 높은 값을 보였으며, Ⅰ군인 KGI가 5.08±0.59 MPa로 가장 낮은 값을 보였다.
- 지르코니아 시편에 사용한 시멘트가 KGI일 때, 모든 시편에서 부착성 파절이 관찰되었고 RLP 또는 RUR일 때, 혼합성과 응집성 파절 양상이 20 - 40% 관찰되었다. 유구치 상아질 시편에 사용한 시멘트가 KGI일 때, 모든 시편에서 부착성 파절이 관찰되었고 RLP 또는 RUR일 때, 혼합성과 응집성 파절 양상이 20 - 30% 관찰되었다(Table 4).
후속연구
- 이전 연구와는 달리 열순환 과정이 적어 통계적으로 유의한 차이가 보이지 않은 것으로 생각된다. Carrilho 등[19]에 따르면 접착제를 중합한 후 물에 장기간 보관 하였을 때, 접착제의 기계적 성질은 현저히 감소되고 수복물의 내구성이 약화되므로, 장기간의 시효 과정을 포함한 추가적인 연구가 필요할 것이라 생각된다.
- 이 연구에서는 광조사가 시멘트에 직접 이루어졌지만, 임상에서는 지르코니아 전장관을 통과한 광조사만이 시멘트 중합에 사용되게 된다. 같은 양을 조사하더라도 실제 시멘트 중합에 이용될 수 있는 광량은 차이가 있을 수 있으며 이러한 임상상황을 재현한 추가적인 연구가 필요할 것이라 생각된다.
- 이전 연구에서 레진강화 글라스아이오노머 시멘트와 상아질 사이의 결합력은 10 - 15 Mpa 였으며, 도말 층을 제거하거나 상아질 결합제 등으로 처리하여 상아질 결합 강도를 개선하거나 결합안정성을 높일 수 있다고 하였다[25]. 이 연구에서 유구치 상아질 시편에 RLP를 적용할 때, 도말층을 제거하거나 상아질 결합제를 사용하지 않았으며 이러한 차이가 열 순환 시행 후 결합안정성이 낮아지는 원인이 될 수 있을 것이라 생각된다. RLP의 결합안정성이 RUR의 결합안정성보다 낮음을 알 수 있다[17,26].
- RUR의 기능성 단량체가 중합이 되었더라도 구강 내 환경에 노출되면 수분을 흡수하므로 지속적인 접착력을 얻는 것이 쉽지 않으며 임상에서는 타액 및 치은 출혈로 인한 혈액오염을 고려하여야 한다. 이에 관한 임상상황에 관한 추가적인 연구가 필요할 것이라 생각된다.
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