대한소아치과학회지 28(2) 2001 광중합형복합레진의중합시간과거리에따른중합도의변화 안명기ㆍ정태성ㆍ김신 부산대학교치과대학소아치과학교실 국문초록 본연구에서는광중합형복합레진을대상으로중합거리와시간의변화에따른중합도와거리에따른적절한중합시간을알아보기위하여일정중합광도하에서중합거리와

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승헌 도
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1 광중합형복합레진의중합시간과거리에따른중합도의변화 안명기ㆍ정태성ㆍ김신 부산대학교치과대학소아치과학교실 국문초록 본연구에서는광중합형복합레진을대상으로중합거리와시간의변화에따른중합도와거리에따른적절한중합시간을알아보기위하여일정중합광도하에서중합거리와시간을달리하여재료의표면과 2mm 하방의미세경도를측정한후이를통하여간접적으로중합도를평가하였다. 광중합형복합레진으로 Z100과 Z250을사용하였고각재료별로조사단과의거리가 0, 2, 4, 6mm인상태에서 20, 30, 40, 60, 80초간광조사를시행하였다. 중합후표층과내층의경도를미세경도측정기로측정하였다. 측정치를통계처리하여다음과같은결과를얻었다. 1. 거리의증가에따라상대광도는 2mm이상에서급격히감소하였다 (p 0.05). 2. 미세경도는상대광도와조사시간의증가에따라표층및내층에서모두증가하였다 (p 0.05). 3. 내층이표층에비해상대적으로중합거리와시간의영향을많이받았다 (p 0.05). 4. 조사시간의증가에도불구하고 Z100 시편에서중합거리가 4mm 이하군과 6mm군에서, Z250 시편에서는 2mm 이하군과 4mm 이상군에서내층의미세경도차이가비교적크게나타났다 (p 0.05). 주요어 : 광중합형복합레진, 중합시간, 거리, 미세경도 Ⅰ. 서론복합레진, 콤포머및광중합형글래스아이오노머시멘트등의발달에따라광선을이용한수복재의중합은수복학분야에있어서이제주요한중합방식이되었다. 복합레진은초기의화학중합형레진에이어비교적조절이쉬운자외선중합형이개발되었으나자외선의유해효과 1) 와중합심도가제한적 2) 이라는단점이있었다. 이러한단점들은가시광선중합형복합레진이개발됨에따라대부분극복되었으며새로운제품들이개발되면서중합심도가증가되고광조사시간은짧아졌다. 광중합형복합레진은화학중합형에비해혼합이불필요한단일 paste형태이므로기포발생의위험이없고, 작업시간이충분하며중합이더빨리이루어지며 amine accelerator를함유하고있지않기때문에색조안정성이개선된점등의장점을제공해주나 3,4) 이들의중합은전적으로충분한광에너지전달에의존한다는단점을가진다 5). 충분한중합이이루어지지않은경우수복물의기계적물성이저하되고중합이되지않고남아있는단량체에의한치수자극의위험이있다 3). 광조사동안빛의강도에영향을미치고중합된수복재료의 물성에영향을미치는많은변수들이있으나 6) 술자가조절할수있는부분은조사단과수복재표면과의거리이다. 빛의강도는조사단이수복재의표면으로부터거리가멀어짐에따라감소된다 7). 또한광중합형복합레진의광중합시상층은빛의투과를방해하는레진층이존재하지않기때문에상대적으로낮은광도를가지는광원에서도높은광도를가지는경우와유사한중합도를나타낸다고알려져있으나 6) 빛이레진층을투과할경우빛의강도는급격히감소하며따라서충분한중합을얻을수없게된다 6,8). 이상적으로는조사단과수복재의거리를가급적근접시키는것이좋으나 8), 임상적으로는모든경우에이를만족시킬수는없다. 예를들면, 2급와동을광중합형복합레진으로수복하는경우치은벽의깊이와 matrix의높이때문에광조사단을근접시키기불가능해진다. 이와함께 2급와동을광중합형복합레진으로수복할경우나타날수있는중합수축과이로인한치은변연의미세누출을극복하기위해중합수축은빛의기시방향으로일어난다는이론하에빛이투과할수있는투명한 matrix 나 wedge와같은기구들을이용한 three-sited light curing technique 9,10) 과 transparent cone 11,12) 을이용한중합기법등 293

2 J Korean Acad Pediatr Dent 28(2) 2001 이소개되었다. 그러나 Prati 등 8) 은빛이치아의경조직을통과할경우상당한감소가일어나므로법랑질이나상아질을통한광중합은추천되지않으며교합면을통해빛을조사할경우에도투명한 matrix를이용할경우빛의분산이많이일어나기때문에금속제 matrix를사용할것을추천하였다. 또한 Versluis 등 13) 은복합레진의중합수축은빛을향해일어나지않으며중합수축의방향은와동의형태나접착의질에의해결정되었다고보고한바있다. 수복재의중합도를평가하는방법에는레진내의미반응단량체의양을측정하여중합도를알아보는직접법 14) 과투광도 15), 미세경도 16) 등을측정하는간접법이있다. 이중에서재료의경도는흔히기계적강도, 견고성, 구강내의연화성에대한저항과관련있으며미세경도의측정은중합의상대적인정도를평가할수있는간접적인방법으로서 17) 일반적으로높은경도를나타내면중합이많이이루어졌음을의미한다 18). 지금까지광중합형복합레진의경우중합거리나광도에따른중합심도나중합도에관한보고는많았으나충분한중합도를얻기위한적절한광조사시간에관한연구는찾기힘들어이에관한연구가필요할것으로사료되었다. 따라서, 본연구에서는광중합형복합레진을대상으로중합거리와시간의변화에따른중합도와거리에따른적절한중합시간을알아보기위하여일정중합광도하에서중합거리와시간을달리하여재료의표면과 2mm 하방의미세경도를측정한후이를통하여간접적으로중합도를평가하여다소의지견을얻었기에보고하는바이다. 각시간과거리에따라 5개씩의주형을제작하였다. 2) 시편의제작유리판위에놓인주형안에실험재료를채워놓고투명한 strip을얹은후그위에다시유리판을위치시켜편평한면이되도록하였다. 각재료별로조사단과의거리가 0, 2, 4, 6mm 인상태에서 20, 30, 40, 60, 80초간광조사를시행하였다. 광도는광도측정계를이용하여 mw/cm 2 의단위로측정하였는데조사단과의거리가 0mm인경우의광도를 100으로하고각거리에서얻은값을환산하여상대광도 (%) 를얻었다. 3) 미세경도측정미세경도측정기를이용하여미세경도를측정하였으며 300 g의하중에 10초의조건으로압흔을만든후 400배로확대하여 Vickers Hardness Number(VHN) 를구하였다. 재료의표층과내층의중합도의차이를알아보기위해시편의상면과하면에무작위로각각 2곳에서측정하여비교하였다. 4) 통계처리실험결과얻은자료는 ANOVA, Student t-test, 그리고시편의상, 하면에서시간과거리에따른경도차이를검증하기위해 Duncan s multiple range test를적용하였다. Ⅲ. 연구성적 Ⅱ. 연구재료및방법 1. 상대광도 1. 연구재료광중합형복합레진으로 Z100과 Z250(3M Dental products, U.S.A.) 을사용하였고 (Table 1) 가시광선중합기는 XL 3000(3M Dental Products, U.S.A.) 을, 광도측정계는 digital type인 Cure Rite(EFOS, U.S.A.) 를이용하였고미세경도는 MVK-H1(Akashi, Japan) 으로측정하였다. 2. 연구방법 1) 주형의제작수복재의깊이를부여하기위해 2mm 두께의가로 30mm, 세로 30mm의불투명한육면체아크릴주형을제작하였다. 중앙에광조사기의끝과동일한 7mm 직경의 hole을형성하였고 Table 1. Composite resins used in this study Curing Material Shade Filler type Manufacturer mode Z100 Light A2 Hybrid 3M, U.S.A. Z250 Light A2 Hybrid 3M, U.S.A. 조사단과의거리가 0mm인경우의광도를 100으로하고각거리에서얻은값을환산하여상대광도 (%) 를얻었으며각거리에서 10회씩측정하여평균값을구하였다 (Table 2). 거리가 6mm인경우 0mm인경우의약 67% 의상대광도를나타냈다. 2. 중합시간과중합거리에따른미세경도의차이 Z100과 Z250 두재료에서일정중합광도하에중합거리가 0, 2, 4, 6mm인상태에서 20, 30, 40, 60, 80초간광조사를시행한후미세경도측정기를이용하여시편의상면과하면의미세경도를측정한결과는 Table 3, 4와같다. Table 2. Light intensity of visible light-curing unit with various distance Distance(mm) Light intensity Relative light (mw/cm 2 ) intensity(%) ± ± ± ± ± ± ±0.68 Mean±SD 294

3 Table 3. Vicker s hardness number of Z100 Curing Distance(mm) time(sec) top ± ± ± ±1.32 bottom ± ± ± ± top ± ± ± ±1.56 bottom ± ± ± ± top ± ± ± ±1.30 bottom ± ± ± ± top ± ± ± ±1.46 bottom ± ± ± ± top ± ± ± ±1.88 bottom ± ± ± ±1.91 Mean±SD Table 4. Vicker s hardness number of Z250 Curing Distance(mm) time(sec) top 83.92± ± ± ±2.12 bottom 79.73± ± ± ± top 86.31± ± ± ±1.37 bottom 81.21± ± ± ± top 86.52± ± ± ±0.69 bottom 84.63± ± ± ± top 86.55± ± ± ±3.09 bottom 84.87± ± ± ± top 86.72± ± ± ±0.95 bottom 85.91± ± ± ±1.74 Mean±SD 각시간과거리에서각시편의상면과하면의미세경도를비교했을때 Z100과 Z250에서미세경도가유의한차이를보였다 (p 0.05). 조사시간의증가에따라 Z100에서는중합거리 6mm, Z250에서는 4mm와 6mm를제외하고상면과하면의미세경도의차이는유의하게감소하였다 (p 0.05). 상대광도와조사시간의증가에따른미세경도는 Z100과 Z250에서시편의상면및하면에서모두증가하였으며상면에서는각거리에서시간의증가에따른미세경도는유의한차이를나타내지않았다 (p 0.05). 그러나하면의경우 Z100에서중합거리가 0mm와 2mm일때 30초와 40초사이에서, 4mm 일때 40초와 60초에서, 그리고 6mm에서는 30초와 40초사이에서미세경도의차이가비교적크게나타났다 (p 0.05). 또한 Z250에서는중합거리가 0mm에서 30초와 40초사이에서미세경도의차이가비교적크게나타났으며거리가 2mm 이상에서는각시간에서미세경도의차이가났으나그값이비교적작게나타났다 (p 0.05). 그리고조사시간의증가에도불구하고 Z100에서중합거리가 4mm 이하와 6mm에서, Z250에서는 2mm 이하와 4mm 이상에서내층의미세경도차이가비교적크게나타났다 (p 0.05). Ⅳ. 총괄및고찰모든복합레진의중합은자유기중합방식 (free radical polymerization mechanism) 을이용하는것이다. 화학중합형의경우에는 benzoil peroxide와 amine의화학적인상호작용에의해자유기가생성되고가시광선중합형의경우에는적절한파장의빛이 α-diketone( 주로 camphoroquinone) 에의해흡수되어 amine reducing agent와반응하고이것이자유기를형성한다 19). 이렇게형성된자유기가 methacrylate group의중합을개시하여 polymeric matrix 와가교 (cross link) 를형성함으로써중합이이루어진다 20). 충분한빛의광도, 적절한파장, 그리고적절한중합시간이 295

4 J Korean Acad Pediatr Dent 28(2) 2001 높은중합도를얻기위한필수적인조건이다 21). 빛의광도는 cm 2 당 mw로표시된다 22). 이광도는광원으로부터의거리 6,8,23,24) 와복합레진자체에의해감소하게되며 6,15) 물리적성질뿐아니라치아와의결합력에도영향을미친다 22). 복합레진을통한빛의전달에영향을미치는요소에는재료의두께 25-27), filler 입자의크기와양 24), 재료의색상 24), 와동의형태 22) 등이있다. 광중합형복합레진에서광기시제인 camphoroquinone은 450~480nm 파장의청색광으로활성화되어중합반응을시작하므로광중합기에서발생되는가시광선의파장과광도는중합에중요하다. McCabe와 Carrick 28) 은특정파장 (460~480nm) 의광도가증가할수록광중합형복합레진의중합심도도증가한다고하였다. Rueggeberg 등 27) 은 2mm 두께의광중합형복합레진을충분히중합시킬수있는최소광도는 400mW/cm 2 라고보고했으며 800mW/cm 2 의광도로 80 초간광조사를해도 3mm 두께의복합레진을중합시키기에는불충분하다고보고하였다. Berry 등 29) 은광도가 300mW/cm 2 이상인가시광선은제조사가추천한광조사시간으로충분히중합도를얻을수있으며 200~300mW/cm 2 인가시광선은제조사가추천한시간보다광조사를장시간하여야하고 200mW/cm 2 이하인가시광선은장시간광조사하여도충분한중합도를얻을수없다고하였다. 일반적으로광도는수복재내부를통과하면서크게감소하므로수복재의중합은표면에서내부로들어갈수록감소한다 8). 복합레진의 filler 입자는빛을산란시키며어두운색상일수록빛을많이흡수하게된다 24). 따라서표면경도의측정으로광중합재료의완전한중합을알수는없다. Rueggeberg와 Jordan 6) 도광중합수복재의표층의중합도는재료전체의중합도를평가하는데적절하지못하며광원의세기가급작스럽게떨어져도표층은비교적높은중합도를보이고따라서비교적높은경도치를보인다고하였다. 이번실험에서도광원으로부터의거리가멀어졌을경우표층의중합도는내층에비해크게차이가나지않았으며이를통해표면경도와중합깊이사이에는상관관계가없음을알수있다. 앞에서언급된광도와관련된요소는광중합기의상태에따라결정되며술자가직접조절할수없다. 그러나광도는수복재의표면과광조사단과의거리에의해서도영향을받는다. 일반적으로광도는수복재와조사단과의거리의제곱에반비례한다고알려져있다 30). 이원리에따른다면조사단을수복재의표면에근접시키지못할경우중합에상당한악영향을미치게된다. 그러나 Rueggeberg와 Jordan 6) 은치과용광중합기는이원리를따르지않으며수복재의표면과조사단과의거리가 1 cm을넘지않을경우광도의감소는크지않았다고보고한바있다. 광중합복합레진의중합에있어서광도뿐아니라광조사시간도중요한요소이다. 일반적으로레진의두께가증가할수록광조사시간을증가시켜야한다 21,26). Pires 등 21) 은지속되는광 조사는표층주변의광중합기시제인 camphoroquinone을계속적으로활성화시키기때문에표층의중합도에는더많은영향을미치나복합레진을통과하면서빛이산란되고흡수되기때문에광도가더욱중요한요소라고하였다. Atmadja와 Bryant 25) 는충분한중합을얻기위해서는조사시간을증가시키는것보다레진의두께를감소시키는것이더욱효율적인방법이라고보고했다. Caughman 등 24) 은광조사시간은충분한광도를얻을수있는경우에만고려될요소이며 280mW/cm 2 이상의광도, 조사단과수복재의표면과의거리는 6mm 이하, 수복재각층의두께는 2mm 이하에서 60초간광조사를시행할것을추천하였다. 본실험에서는조사시간을 80초까지증가시킨경우에도 Z100 시편에서중합거리가 4mm 이하와 6mm에서, Z250 시편에서는 2mm 이하와 4mm 이상에서하면의미세경도차이가비교적크게나타나이사이의상대광도치에서이들광중합형재료의최소한의중합에필요한임계점이존재하며이이하에서는조사시간의증가가중합도의증가와무관할것으로판단되었다. 최근의광중합기는 argon ion laser나 plasma arc를이용한것이특징이다. 이러한높은광도를가지는광중합기는최소한의시간동안적용되며수복재의충분한중합깊이와기계적물성의향상을위해추천된다. 그러나 Unterbrink와 Muessner 31) 는 450mW/cm 2 이상의광도에서는중합수축의증가로인한변연적합도의감소로미세누출의증가가일어날가능성이높다고보고했으며 Peutzfeldt 등 32) 은 plasma arc를이용한광중합기기의경우중합시간을줄여줄수있으나중합의특성은다소떨어진다고보고하였다. 또한광중합도를향상시키고균일하고적은중합수축발생을얻기위해서광원의강도가약한값에서부터서서히중합시키는방법도소개되었다 33,34). Burgess 등 33) 은이러한 Stepped intensity curing을할경우발생되는응력을효과적으로제거하여복합레진의기계적물성을저하시키지않았고 argon ion laser나 plasma arc를이용한중합법에비해우수한변연적합도를나타냈다고보고하였다. 그러나 Rueggeberg 등 34) 은표층과 1mm 깊이에서상당히낮은변환률을보이므로조사시간의증가가필요하다고보고하였다. 본연구에서는복합레진의중합도를알아보기위해간접법의하나인미세경도를사용하였다. 미세경도와중합도간에밀접한관계가있다고알려져있으나정확한중합도를알아보기위해서는미반응단량체의양을측정하는직접법을적용하는것이우선이며이런경우에는광도나중합거리에따른중합도의절대값을얻을수있을것이다. 빛의강도는조사단과수복재의거리와밀접한관련을가지기때문에조사단을이상적으로위치시키기어려운경우에는높은광도를가지는광중합기를사용하거나이중중합형수복재나화학중합형수복재를사용하는것이보다좋은결과를얻을수있을것이다. 또한광중합형복합레진의경우초기중합후에도중합이지속된다고알려져있으므로 12,25,35) 앞으로광중합 296

5 형복합레진의초기중합도가이후일어나는중합정도에미치는영향에대한연구가필요할것으로사료되었다. 광중합재료의중합과관련된요소는이처럼다양하며약한광도나짧은중합시간등관련요소가부적절할경우재료의중합도에영향을주므로여러요소를주기적으로검사하는것이중요할것이다. Ⅴ. 결론광중합형복합레진을대상으로중합거리와시간의변화에따른특성의차이를비교하고거리에따른적절한중합시간을평가할목적으로, 일정한중합광도하에서중합거리와시간을달리하여재료의표층과내층의미세경도를측정하여다음과같은결과를얻었다. 1. 거리의증가에따라상대광도는 2mm이상에서급격히감소하였다 (p 0.05). 2. 미세경도는상대광도와조사시간의증가에따라표층및내층에서모두증가하였다 (p 0.05). 3. 내층이표층에비해상대적으로중합거리와시간의영향을많이받았다 (p 0.05). 4. 조사시간의증가에도불구하고 Z100 시편에서중합거리가 4mm 이하군과 6mm군에서, Z250 시편에서는 2mm 이하군과 4mm 이상군에서내층의미세경도차이가비교적크게나타났다 (p 0.05). 참고문헌 1. Burdsell DC, Bannon PJ, Webb PB : Harmful effects of near-ultraviolet radiation used for polymerization of a sealant and a composite resin. J Am Dent Assoc 94: , Lee HL, Orlowski JA, Rogers BJ : A comparison of ultra violet curing and self curing polymers in preventative, restorative and orthodontic dentistry. Int Dent J 26: , Kawaguchi M, Fukushima T, Miyazaki K : The relationship between cure depth and transmission coefficient of visible-light-activated resin composites. J Dent Res 73: , Ota K, Kopel HM, Nakamura RM, et al. : Effect of light exposure time on the depth of curing in various composite systems. Pediatr Dent 7:19-22, Burke FJ : Light-activated composites: the current status. Dent Update 12:182, , 188, Rueggeberg FA, Jordan DM : Effect of light-tip distance on polymerization of resin composite. Int J Prosthodont 6: , Swartz ML, Phillips RW, Rhodes B : Visible lightactivated resins-depth of cure. J Am Dent Assoc 106: , Prati C, Chersoni S, Montebugnoli L, Montanari G : Effect of air, dentin and resin-based composite thickness on light intensity reduction. Am J Dent 12: , Lutz F, Krejci I, Oldenburg TR : Elimination of polymerization stresses at the margins of posterior composite resin restorations: a new restorative technique. Quintessence Int 17: , Lutz F, Krejci I, Barbakow F : Restoration quality in relation to wedge-mediated light channeling. Quintessence Int 23: , Ericson D, Derand T : Reduction of cervical gaps in class II composite resin restorations. J Prosthet Dent 65:33-37, Ericson D, Derand T : Increase of in vitro curing depth of class II composite resin restorations. J Prosthet Dent 70: , Versluis A, Tantbirojn D, Douglas WH : Do dental composites always shrink toward the light? J Dent Res 77: , Ruyter IE, Gyorosi PP : An infrared spectroscopic study of sealants. Scand J Dent Res 84: , Leung RL, Kahn RL, Fan PL : Comparison of depth of polymerization evaluation method for photo-activated composite. J Dent Res spec. #1095, Rueggeberg FA, Craig RG : Correlation of parameter used to estimate monomer conversion in a lightcured composite. J Dent Res 67: , Watts DC, Amer OM, Combe EC : Surface hardness development in light-cured composites Dent Mater 3: , Asmussen E : Restorative resins : Hardness and strength vs quantity of remaining double bonds. Scand J Dent 90: , Watts DC, Amer O, Combe EC : Characteristics of visible light-activated composite systems. Br Dent J 156: , Yearn JA : Factors affecting cure of visible light activated composites. Int Dent J 35: , Pires JAF, Cvitko E, Denehy GE, Swift EJ Jr. : Effects of curing tip distance on light intensity and composite resin microhardness. Quintessence Int 24: , Tate WH, Porter KH, Dosch RO : Successful pho- 297

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7 Abstract A STUDY ON THE CHANGES IN POLYMERIZATION OF LIGHT-ACTIVATED COMPOSITE RESIN WITH VARIOUS EXPOSURE TIME AND DISTANCE Myung-Ki Ahn, Tae-Sung Jeong, Shin Kim Department of Pediatric Dentistry, College of Dentistry, Pusan National University The aim of this study was to evaluate the effect of the distance of the light tip to the surface of restoration and exposure time on the polymerization of surface and 2mm below the surface of light-activated composite resins. Two light-activated composite resins were used. From the experiment, the following results were obtained. 1. Relative light intensity rapidly decreased when distance of the light tip to the surface of material is more than 2mm(p 0.05). 2. In all groups, microhardness was increased according to the increase of relative light intensity and exposure time(p 0.05). 3. The distance of the light tip to the surface of restoration and exposure time more affected 2mm below the surface rather than the surface(p 0.05). 4. Although exposure time was increased, difference of microhardness of the 2mm below the surface with the distance of the light tip to the surface of restoration was relatively high in Z100 between below 4mm and other groups and Z250 between below 2mm and other groups(p 0.05). Key words : Light-activated composite resin, Exposure time, Distance, Microhardness 299

대한소아치과학회지 28(2) 2001 중합광원과중합시간이복합레진의표면경도에미치는영향 배상만 이광희 김대업 안호영 원광대학교치과대학소아치과학교실 원광치의학연구소 국문초록 플라즈마아크광원을사용하는광중합기를저출력할로겐광원을사용하는전통적인광중합기와비교평가하기위하여, 세종류의복

대한소아치과학회지 28(2) 2001 중합광원과중합시간이복합레진의표면경도에미치는영향 배상만 이광희 김대업 안호영 원광대학교치과대학소아치과학교실 원광치의학연구소 국문초록 플라즈마아크광원을사용하는광중합기를저출력할로겐광원을사용하는전통적인광중합기와비교평가하기위하여, 세종류의복합레진을두께가 2, 3, 4, 5mm인몰드에충전하고레진상면을할로겐광으로 40초간, 플라즈마광으로