ORIGINAL ARTICLE 광중합형레진에함침시킨유리섬유의위치가상악총의치의파절강도와파절양상에미치는영향 유현상 1 성수진 1 조재영 1 이도찬 2 허중보 1 * 정창모 1 1 부산대학교치의

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1 ORIGINAL ARTICLE 유현상 1 성수진 1 조재영 1 이도찬 2 허중보 1 * 정창모 1 1 부산대학교치의학전문대학원치과보철학교실, 2 원치과기공소 연구목적 : 광중합형레진에미리함침시킨유리섬유를이용하여상악레진상총의치를강화시킨경우, 강화부위의위치가파절강도와의치파절시미치는효과를알아보기위함이다. 연구재료및방법 : 본연구에서는 0.45 mm 의두께를가지고광중합형레진에미리함침시킨유리섬유 (SES MESH, INNO Dental Co., Yeoncheon-gun, Korea) 를이용하여상악총의치를강화하였고, 강화재료의위치및유무에따라 5 개의군 ( 대조군, 의치상을섬유망사로강화하지않음 ; A 군, 순측치조정중앙부강화 ; B 군, 순측치조정하방의구개추벽부위강화 ; C 군, 구개중앙부위강화 ; D 군, 의치상전체강화 ) 으로나누었으며, 군당 6 개의시편을제작하였다. 파절강도를 Instron test machine (Instron Co., Canton, MA, USA) 을이용해 5.0 mm/min 의크로스헤드속도를부여하여구하였으며, 하중은 20 mm 의지름을가진구형하중체를통해의치중심부에전달되었다. 파절강도시험후나타난의치의파절양상을분석하였다. 파절강도를일원배치분산분석을통해검정하였다 (α=.05). 결과 : 파절강도에있어각군간통계적으로유의한차이를보이지않았다 (P>.05). 의치의파절양상을분석한결과 A 군에서는전후방파절과후방파절의양상을주로보였고, B 군, C 군그리고대조군에서는정중국소파절이주로관찰되었으며 D 군에서는대부분후방파절을보였다. 결론 : 파절강도를측정하여분석한결과유리섬유에의한강화유무와위치에따른차이를보이지않았다. 의치의파절양상을분석한결과유리섬유에의한강화를통해균열을억제하는데효과를보인다고판단된다. ( 대한치과보철학회지 2012;50:279-84) 주요단어 : 유리섬유 ; 의치파절 ; 의치보강 서론 아크릴릭레진은조작이쉽고색상을내기쉬우며구강내조직에적합하다는장점으로인해가장많이사용되고있는의치상재료이다. 1 하지만아크릴릭레진상의치의파절은임상에서해결되어야할문제점으로남아있으며이는특히상악총의치에서빈번하게나타난다. 2 이러한원인으로는내면적합도의부족및양측성균형교합의부족을들수있으며 3 반복적인저작에의한아크릴릭레진자체의피로파절도중요한요인이될수있다. 4 Lambrecht 은정중선파절은일반적으로순절흔또는의치구개부의전방부에서시작된다고하였으며, 5 Vallittu 는상악총의치의정중선파절이두중절치사이로부터시작해의치상의일부로연장되거나또는완전히연장된다고보고한바있다. 6 아크릴릭레진의치상의강화및의치의파절을방지하기위해금속호선강화, 금속망사혹은금속판을이용한보강법이보고된바있다. 3 상악총의치에서금속강화위치가의치의굴곡강도에미치는영향을평가한연구에따르면, 금속강화부 의위치는상악아크릴릭레진상의치의파절저항에영향을미쳤으며, 경구개부위를강화한의치에서상대적으로높은굴곡강도를보였다. 1 약 20 년전부터는유리섬유가아크릴릭레진상의치의강화에사용되었다. 7,8 유리섬유를이용하여의치상은크게두가지방법으로강화될수있는데, 전체의치상을섬유조직으로강화시키거나, 섬유조직을의치의가장약한부위에부분적으로위치시킴으로써가능하다. 9,10 부분적으로섬유조직을위치시켜의치를강화하는경우, 의치에서가장높은인장력을받는부위에가능한가까이섬유를위치시켜초기파절을방지할수있으며 9 이를위해서는저작시인장부위에섬유조직을정확하게위치시켜야하며, 예상되는파절선의직각방향으로섬유조직을배열해야한다고알려져있다. 10 하지만최근에시판된유리섬유에레진을적용시켜형태성형이가능한형태의재료를의치제작에이용했을경우, 상악레진상총의치에서가장우수한굴곡강도를나타내도록하는최적의위치에대하여연구된바가드물다. 본연구의목적은광중합형레진에미리함침시킨유리섬유 * 교신저자 : 허중보 경상남도양산시물금읍범어리부산대학교치의학전문대학원치과보철학교실 : , neoplasia96@hanmail.net 원고접수일 : 2012년 9월 17일 / 원고최종수정일 : 2012년 10월 10일 / 원고채택일 : 2012년 10월 11일 c 2012 대한치과보철학회 cc 이글은크리에이티브커먼즈코리아저작자표시-비영리3.0 대한민국라이선스에따라이용하실수있습니다. * 본연구는 2012 년도부산대학교치과병원임상연구비지원으로이루어졌음. 두저자들은이번연구에동일한기여를하였음. 대한치과보철학회지 2012 년 50 권 4 호 279

유현상 성수진 조재영 이도찬 허중보 정창모 를이용하여상악레진상총의치를강화시킨경우, 강화부위의위치가파절강도와의치파절시미치는효과를알아보기위함이다. 연구재료및방법 1. 연구재료 본연구에서는 0.45 mm 의두께를가지고광중합형레진에미리함침시킨유리섬유 (SES MESH, INNO Dental Co., Yeoncheongun, Korea) (Fig.

2) 를수용할수있도록실험에서사용할상악무치악모형 (B-3 NH, Frasaco, Tettnang, Germany) 을변형하였다. 상악무치악모형의중앙부를지름 10 mm 의원형으로삭제후하중체와동일한지름 20 mm 의금속구일부를노출시켰다 (Fig. 3). 실리콘인상재 (Imprint II, 3M ESPE,, St.

2 유현상 성수진 조재영 이도찬 허중보 정창모 를이용하여상악레진상총의치를강화시킨경우, 강화부위의위치가파절강도와의치파절시미치는효과를알아보기위함이다. 연구재료및방법 1. 연구재료 본연구에서는 0.45 mm 의두께를가지고광중합형레진에미리함침시킨유리섬유 (SES MESH, INNO Dental Co., Yeoncheongun, Korea) (Fig. 1) 와열중합형의치상용레진 (Vertex RS, Vertex Dental B.V., Zeist, Netherlands) 을이용하여의치를제작하였다. 2. 연구방법 1) 주모형제작실험용의치를이용한굴곡하중시험시 20 mm 지름을가진스테인리스스틸소재의구형하중체 (Fig. 2) 를수용할수있도록실험에서사용할상악무치악모형 (B-3 NH, Frasaco, Tettnang, Germany) 을변형하였다. 상악무치악모형의중앙부를지름 10 mm 의원형으로삭제후하중체와동일한지름 20 mm 의금속구일부를노출시켰다 (Fig. 3). 실리콘인상재 (Imprint II, 3M ESPE,, St. Paul, MN, USA) 와레진트레이 (Vertex Trayplast NF, Vertex Dental B.V., Zeist, Netherlands) 를이용하여무치악모형의인상을채득한후초경석고 (Die Keen, Heraeus Kulzer, NY, USA) 를이용하여주모형을제작하였다. 2) 섬유망사의성형가공및실험군설계제조사의지시에따라섬유망사를성형및가공하였으며, 강화재료의위치및유무에따라다음과같이 5 개의군으로나누었으며 (Fig. 4), 군당 6 개의시편을제작하였다. (1) Control : 의치상을섬유망사로강화하지않음 (2) Group A : 순측치조정중앙부를 20 mm 20 mm 크기의섬유망사로강화 (3) Group B : 순측치조정하방의구개추벽부위를 20 mm 20 mm 크기의섬유망사로강화 (4) Group C : 구개중앙부위를 20 mm 20 mm 크기의섬유망사로강화 (5) Group D : 의치상전체를강화 3) 실험의치의제작가능한균일한두께의기초상제작을위하여열가소성수지 (Tru-tain, West Rochester, MN, USA) 와진공소성법을이용하여 2.5 mm 두께의기초상을제작하였다. 기초상위에납형교합제를제작하였으며전치부교합제의순면이절치유두의중앙부로부터 10 mm 전방에, 높이가순측전정부의가장깊은곳으로부터 22 mm 가되도록하였고, 구치부교합제는구치부치조정을이은선이교합제의설측 1/3 과일치하도록하였으며구치부치조정으로부터약 8 mm 의높이가되도록제작하였다. 교합제를따라인공치를배열한후첫번째납의치의치아배열을실리콘인상재를 (ExpressTM STD, 3M ESPE, St. Paul, MN, USA) 를이용해채득하여, 이를이용하여다른시편에서도동일한치아배열이되도록하였다. 매몰후, 왁스및기록상을제거하였고, 의치상용레진을혼합하여병상기에이르면성형및가공이이루어진섬유망사를실험부위에위치시키고레진을주입한후제조사의지시에따라의치를온성하였다. 온성된의치는통법에따라마무리한후모든인공치가한평면에위치할수있도록평탄면상에서사포를이용하여연마하였다. 4) 굴곡하중시험본실험에서는비례한도에서의굴곡강도를 Instron test machine (Instron Co., Canton, MA, USA) 을이용해하중방향으로 5.0 mm/min 의속도를부여하여구하였다. 하중은 20 mm 의지름을가진구형하중체를통해의치에전달되었다 (Fig. 5). 하중을가하는부위는수직하중이의치에균등히분산될수있도록정중부가선택되었으며의치제작시미리하중체와동일한곡률을가지는함요부를형성하여함요부상에하중이가해지도록설계하였다. Fig. 1. SES MESH used in this study % of the mesh is made up of a glass fiber. Fig. 2. Ball attachment for flexural load test. 280 대한치과보철학회지 2012 년 50 권 4 호

유현상 성수진 조재영 이도찬 허중보 정창모 광중합형 레진에 함침시킨 유리섬유의 위치가 상악 총의치의 파절강도와 파절양상에 미치는 영향 5) 파절 양상 분석 굴곡 강도 시험 후 나타난 의치의 파절

(1) 전후방파절: 전후방으로 파절 (2) 전방파절: 정중부를 기준으로 전방으로만 파절 (3) 후방파절: 정중부를 기준으로 후방으로만 파절 (4) 정중국소파절: 정중부에서만국소적으로파절선이관찰됨

Location of SES MESH of the maxillary complete denture: (A) the anterior ridge lap region, (B) the rugae

$Fracture mode of dentures : (A) anteroposterior fracture in group A, (B) anterior fracture in group B, (C)$

3 유현상 성수진 조재영 이도찬 허중보 정창모 광중합형 레진에 함침시킨 유리섬유의 위치가 상악 총의치의 파절강도와 파절양상에 미치는 영향 5) 파절 양상 분석 굴곡 강도 시험 후 나타난 의치의 파절 양상을 분석하였다. 파절의 방향과 위치에 따라 다음의 5가지로 나누었다(Fig. 6). (1) 전후방파절: 전후방으로 파절 (2) 전방파절: 정중부를 기준으로 전방으로만 파절 (3) 후방파절: 정중부를 기준으로 후방으로만 파절 (4) 정중국소파절: 정중부에서만국소적으로파절선이관찰됨 (5) 일정한 경파절선이 보이지 않음 Fig. 3. Edentulous model with recess for ball attachment. B A C E D Fig. 4. Location of SES MESH of the maxillary complete denture: (A) the anterior ridge lap region, (B) the rugae region, (C) the middle region, (D) full coverage, (E) without reinforcement. B A D Fig. 5. Flexural load test using ball attachment. C E Fig. 6. Fracture mode of dentures : (A) anteroposterior fracture in group A, (B) anterior fracture in group B, (C) partial fracture on center area in group C, (D) posterior fracture in group D, (E) no significant fracture line in group E. 대한치과보철학회지 2012년 50권 4호 281

4 유현상 성수진 조재영 이도찬 허중보 정창모 6) 통계분석본연구는 SPSS (IBM SPSS Ver.19, Chicago, IL, USA) 를사용하여통계처리하였다. 정규성검정후일원배치분산분석을시행하였고, Tukey 다중범위검증법을이용하여사후검정하였다 (α=.05). 결과 1. 의치파절강도 의치의파절강도를측정하였으며 (Table 1), 일원배치분산분석을통해검정한결과각군간통계적으로유의한차이를보이지않았다 (P>.05). 2. 의치파절양상분석 의치의파절양상을분석한결과는 Table 2 와같다. A 군에서는전후방파절과후방파절의양상을주로보였고, B 군, C 군그리고 E 군에서는정중국소파절이주로관찰되었으며 D 군에서는대부분후방파절을보였다. 전후방파절의경우에만의치의완전한파절이관찰되었으며, 그외에는파절부의국소적인균열만이관찰되었다. 고찰 이번연구를통해광중합형레진에미리함침시킨유리섬유를이용하여상악레진상총의치를강화시킨경우, 광화부위의위치에따른파절강도의차이를보이지않음을알수있었다. PMMA 계열의의치상용레진은압축강도에비해인장강도가약한편으로취성을띄고있는재료이다. 11 이를유리섬유와 Table 1. Mean fracture strength of the maxillary acrylic resin denture reinforced at several locations (n = 6) Group Fracture strength (kgf) Control ± 16.9 A ± 14.5 B ± 10.9 C ± 21.5 D ± 7.0 혼용하여사용하는경우상대적으로취약한인장강도를보완할수있으며균열에대한저항성을증가시킬수있다 의치상용레진을강화하기위하여강선이나기성금속망사를이용하는것도같은이유이다. 3 복합재료의파절양상은여러가지로분류할수있으나대표적으로취성파괴, 연성파괴, 피로파괴등으로나눌수있다. 12 취성파괴의경우파단면에소성변화가없이파절이되는특징을가지지만연성파괴의경우소성변화를보인다음파괴가일어난다는것이차이점이다. 12 고분자에유리섬유를이용하여강화를하는경우하중에대한파괴양상은유리섬유와고분자의부착과관계가있으며, 부착이긴밀할수록굴곡시생기는균열을섬유조직이억제하여연성파괴의양상을보인다. 12,13 PMMA 를소량의유리섬유로강화하는경우일반적으로유리섬유의비율이높아질수록굴곡강도가증가하지만, 14 복합재료내유리섬유가최적비율이상으로높아지면 PMMA 와유리섬유간젖음성저하로인해기포함유량이증가하여오히려강도가떨어진다. 15 이번실험결과발생한파절을살펴보면대부분하중이가해지는방향과같은방향으로파절면이존재하였으며, 이는취성파괴의증거가된다. 따라서유리섬유와 PMMA 간의부착이긴밀하지못했으며, 복잡재료내에서 0.45 mm 의두께를가지는유리섬유의비율이상대적으로높았다고여겨진다. 즉, 유리섬유에의한강화효과와함께의치상용레진의감소가함께일어나서전체적으로는굴곡강도에차이를보이지않았다고생각된다. 또한강화부위를피하여주변레진만으로이루어진부위에파절선이발생한경우실제파절강도는레진의파절강도와유사할수있으며이는대조군에큰차이를보이지않는결과로나타났다. 일반적으로의치의파절이일어나는이유는의치를떨어뜨리는것과같은사고에의한것이아니라면대부분반복하중에의한피로파절때문이다. 16 실제의치착용자의저작력은 156 N 정도, 즉 15.9 kgf 로보고되고있는데, 17 이는실험에서보인파절강도와비교하였을때 8% 에도미치지못하는수준이기에반복하중하에서피로파절에대한연구가추후필요하다고판단된다. 실제저작환경과실험방법의차이로인해파절양상에서도실제와다른결과를보였다. 일반적인저작환경에서는저작압이의치의순절흔부위에응력이집중되고균열이시작되어파절이일어나는경우가많지만, 3 실험에서는이를재현하기 Table 2. Fracture mode of dentures (n = 6) Group Anteroposterior Anterior Posterior Partial fracture on center area No significant fracture line Control 5 1 A B C 2 4 D 대한치과보철학회지 2012 년 50 권 4 호

5 유현상 성수진 조재영 이도찬 허중보 정창모 에어려움이있어교합면을편평하게한후의치의정중부위에구형하중체를통해하중을가하였으며, 대부분의시편에서구형하중체의주변에서부터균열이발생하였다. 이러한차이점을고려하더라도균열의방향을통해강화부위에따른유리섬유의효과를살펴보았을때중요한점을발견할수있다. 하중체가놓이는부위와강화부위가거리를두고있는 A 군의경우하중체주변에서시작된균열이전방혹은후방으로전파되면서강화부위를비켜가는것을볼때, 응력이집중되는상대적인취약부위가강화부위를벗어나있음을관찰할수있다. 상대적으로하중체가놓이는부위와강화부위의거리가가까운 B 군, 하중체가놓이는직하방부위를강화한 C 군의경우에는하중체부근에서균열이발생하더라도가까이존재하는강화부위에의해균열이차단되어파절이국소적으로발생하였고, 의치상대부분을유리섬유로강화한 D 군의경우에는모든시편에서하중체가놓이는부위에서후방으로만국소적인균열이발생한것으로보아유리섬유로강화시킨부위에서균열을억제하는경향을보인다고판단된다. 즉, 의치상을유리섬유로강화시키는것은굴곡강도의차이를보이지않더라도의치의균열및파절을억제하는데도움이되며, 특히의치의구개부전방과정중부를포함하여강화시킬경우파절의빈도가가장높은정중파절을예방하는데도움이될것이라예상할수있다. 흥미로운점은아무런처리를하지않은대조군의경우특별한보강을하지않았지만완전한파절이일어나지않고하중체주변에서만국소적인균열을보인다는것이다. 이는실험과정에서파절이발생하면실험이중단되기때문에나타나는것으로, 일반적인저작환경하에서는균열이계속발생하여파절에이르게될것이라고생각된다. 결론 1. 비례한도에서의파절강도를측정하여분석한결과유리섬유에의한강화유무와위치에따른차이를보이지않았다. 2. 의치의파절양상을분석한결과유리섬유에의한강화를통해균열의진행을억제하는데효과를보인다고판단된다. 참고문헌 1. Yoshida K, Takahashi Y, Shimizu H. Effect of embedded metal reinforcements and their location on the fracture resistance of acrylic resin complete dentures. J Prosthodont 2011;20: Smith LT, Powers JM, Ladd D. Mechanical properties of new denture resins polymerized by visible light, heat, and microwave energy. Int J Prosthodont 1992;5: Jeong CM. A comparative study on the several metal reinforcement methods of maxillary complete acrylic resin denture base. J Korean Acad Prosthodont 1996;34: Morris JC, Khan Z, von Fraunhofer JA. Palatal shape and the flexural strength of maxillary denture bases. J Prosthet Dent 1985;53: Lambrecht JR, Kydd WL. A functional stress analysis of the maxillary complete denture base. J Prosthet Dent 1962;12: Vallittu PK, Lassila VP, Lappalainen R. Evaluation of damage to removable dentures in two cities in Finland. Acta Odontol Scand 1993;51: Vallittu PK, Lassila VP. Reinforcement of acrylic resin denture base material with metal or fibre strengtheners. J Oral Rehabil 1992;19: Narva KK, Lassila LV, Vallittu PK. The static strength and modulus of fiber reinforced denture base polymer. Dent Mater 2005;21: Vallittu PK. Glass fiber reinforcement in repaired acrylic resin removable dentures: preliminary results of a clinical study. Quintessence Int 1997;28: Narva KK, Vallittu PK, Helenius H, Yli-Urpo A. Clinical survey of acrylic resin removable denture repairs with glass-fiber reinforcement. Int J Prosthodont 2001;14: Pollet JC, Burns SJ. An analysis of slow crack propagation data in PMMA and brittle materials. Int J Fract 1977;13: Ezrin M. Failure analysis and test procedures. In: Plastics Failure Guide. Cincinnati, OH, USA, Hanser Gardner Publ; p Huang GC, Lee CH, Lee JK. Thermal and mechanical properties of short fiber-reinforced epoxy composites. Polymer(Korea) 2009;33: Shin IJ, Lee DJ. Reinforcing characteristics of ductile short-fiber in brittle matrix composites. Trans KSME A 2000;24: Jang J, Han S. Mechanical properties of glass-bre mat/pmma functionally gradient composite. Composites Part A 1999;30: Gurbuz O, Unalan F, Dikbas I. Comparative study of the fatigue strength of five acrylic denture resins. J Mech Behav Biomed Mater 2010;3: Michael CG, Javid NS, Colaizzi FA, Gibbs CH. Biting strength and chewing forces in complete denture wearers. J Prosthet Dent 1990;63: 대한치과보철학회지 2012 년 50 권 4 호 283

6 ORIGINAL ARTICLE Effect of location of glass fiber pre-impregnated with light-curing resin on the fracture strength and fracture modes of a maxillary complete denture Hyun-Sang Yoo 1, DDS, MSD, Su-Jin Sung 1, DDS, MSD, Jae-Young Jo 1, DDS, MSD, Do-Chan Lee 2, Jung-Bo Huh 1 *, DDS, MSD, PhD, Chang-Mo Jeong 1, DDS, MSD, PhD 1 Department of Prosthodontics, School of Dentistry, Pusan National University, Yangsan, Korea 2 One Dental Lab., Ltd, Pusan, Korea Purpose: This study evaluated the effect of glass fiber pre-impregnated with light-curing resin on the fracture strength and fracture modes of a maxillary complete denture. Materials and methods: Maxillary acrylic resin complete dentures reinforced with glass fiber pre-impregnated with light-curing resin (SES MESH, INNO Dental Co., Yeoncheongun, Korea) and without reinforcement were tested. The reinforcing material was embedded in the denture base resin and placed different regions (Control, without reinforcement; Group A, center of anterior ridge; Group B, rugae area; Group C, center of palate; Group D, full coverage of denture base). The fracture strength and fracture modes of a maxillary complete denture were tested using Instron test machine (Instron Co., Canton, MA, USA) at a 5.0 mm/min crosshead speed. The flexure load was applied to center of denture with a 20 mm diameter ball attachment. When fracture occurred, the fracture mode was classified based on fracture lines. The data were analyzed with one-way ANO- VA at the significance level of Results: There were non-significant differences (P>.05) in the fracture strength among test groups. Group A showed anteroposterior fracture and posterior fracture mainly, group B, C and control group showed partial fracture on center area mostly. Most specimen of group D showed posterior fracture. Conclusion: The location and presence of the fiber reinforcement did not affect the fracture strength of maxillary complete denture. However, reinforcing acrylic resin denture with glass fiber has a tendency to suppress the crack. (J Korean Acad Prosthodont 2012;50:279-84) Key words: Glass fiber; Fracture of denture; Reinforcement of denture *Corresponding Author: Jung-Bo Huh Department of Prosthodontics, School of dentistry, Pusan National University, Beomeo-ri, Mulgeum-eup, Yangsan, , Korea : , neoplasia96@hanmail.net Article history Received September 17, 2012 / Last Revision October 10, 2012 / Accepted October 11, 2012 These authors contributed equally to this work. *This study was supported by Clinical Research Grant, Pusan National University Dental Hospital (2012). c cc 2012 The Korean Academy of Prosthodontics This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License ( which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 284 대한치과보철학회지 2012 년 50 권 4 호

저작자표시 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 이차적저작물을작성할수있습니다. 이저작물을영리목적으로이용할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원저작자를표시하여야합니

저작자표시 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 이차적저작물을작성할수있습니다. 이저작물을영리목적으로이용할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원저작자를표시하여야합니다. 귀하는, 이저작물의재이용이나배포의경우, 이저작물에적용된이용허락조건을명확하게나타내어야합니다.