CAD/CAM 세라믹의두께및 레진시멘트의종류에따른 접착강도비교 연세대학교대학원 치의학과 김선일
CAD/CAM 세라믹의두께및 레진시멘트의종류에따른 접착강도비교 지도노병덕교수 이논문을석사학위논문으로제출함 2010 년 6 월일 연세대학교대학원 치의학과 김선일
김선일의석사학위논문을인준함 심사위원 심사위원 심사위원 인 인 인 연세대학교대학원 2010 년 6 월일
감사의글 영원이살것처럼배우고내일죽을것처럼살라 는 M. 토케이어의말처럼배움의길은끝이없고인간은배움으로부터자유로울수없다는사실을이논문을작성하면서새삼느낍니다. 학부를졸업하고나에게도어느정도의지식이있구나라는자만심이생겼을때지난 3년간대학원을통하여많은것을깨닫고느끼게해주신여러선생님들께진심으로감사의말을전하고자합니다. 수정에수정을반복해도부족하기만하던제논문이완성될때까지이끌어주신노병덕교수님께진심으로감사드립니다. 또, 논문내용에대한다양한접근방법을제시해주신박성호교수님과세세한부분까지챙겨주시고저의부족함을고쳐주신박정원교수님께도깊은감사를드립니다. 또한항상저희에게깊은가르침을주시는이찬영교수님, 이승종교수님, 김의성교수님, 정일영교수님, 공형규교수님그리고신수정교수님께도깊은감사를드립니다. 마지막으로항상저를강하게이끌어주시는존경하는아버님과격려해주시는사랑하는어머님, 함께주말을도서관에서보내며서로의지가된사랑하는아내희경이와아내를제곁에있게해주신장인어른과장모님, 힘들때마다마음속에힘이되어준선경누나, 선혜누나와이기쁨을함께하고싶습니다. 2010 년여름김선일
차 례 그림차례 iii 표차례 iv 국문요약 v Ⅰ. 서론 1 Ⅱ. 재료및방법 4 1. 연구재료 4 2. 연구방법 4 가. 치아절편제작 4 나. 세라믹시편제작 6 다. 실험군분류및시편접착과정 6 라. 미세인장접착강도측정 8 마. 주사전자현미경관찰 9 바. 통계분석 9 Ⅲ. 결과 10 1. 미세인장접착강도 10 i
가. 시멘트의종류에따른접착강도 12 나. IPS Empress CAD 의두께와중합방법에따른시멘트별접착강도 13 2. 주사전자현미경관찰 18 Ⅳ. 고찰 20 Ⅴ. 결론 25 참고문헌 26 Abstract 28 ii
그림차례 Fig. 1. Tooth preparation and Ceramic cementation 8 Fig. 2. Tooth cutting and bar 8 Fig. 3. Bond strength according to different dental cements 12 Fig. 4. Bond strength according to different dental cements and thickness of IPS Empress CAD 13 Fig. 5. Micro-tensile bond strength Variolink II 14 Fig. 6. Micro-tensile bond strength Duolink 15 Fig. 7. Micro-tensile bond strength Maxcem Elite 16 Fig. 8. Micro-tensile bond strength Smartcem 2 17 Fig. 9. SEM observations of fracture site of IPS Empress CAD 18 Fig. 10. Fracture pattern of IPS Empress CAD 19 iii
표차례 Table 1. Ceramic block 4 Table 2. Composition of luting agent 5 Table 3. Experimental groups 7 Table 4. Result of 2-way ANOVA of micro-tensile bond strength 11 Table 5. Overall view of micro-tensile bond strength 11 Table 6. Micro-tensile bond strength Variolink II 14 Table 7. Micro-tensile bond strength Duolink 15 Table 8. Micro-tensile bond strength Maxcem Elite 16 Table 9. Micro-tensile bond strength Smartcem 2 17 iv
국문요약 CAD/CAM 세라믹의두께및레진시멘트의 종류에따른접착강도비교 이번연구의목적은 IPS Empress CAD 와기존에세라믹수복물의접착에주로사용되었던 2 종의 multi-step adhesive cement 인 Variolink II 와 Duolink, 최근개발된 2 종의 self-adhesive resin cement 인 Maxcem Elite 와 Smartcem 2 의세라믹두께에따른시멘트의미세인장접착강도를비교하는것이다. IPS Empress CAD 세라믹블록과네종류의시멘트 (Variolink II, Duolink, Maxcem Elite, Smartcem 2) 를실험에사용하였고, 사람의치아를교합면에평행하게절단한후, 미세인장접착강도시험을시행하였다. 또, 파절양상을주사 전자현미경으로관찰하였다. 실험결과는 two-way ANOVA 로군간차이를 측정하고, Tukey's range test 를이용하여사후분석하였다. 실험결과시멘트의종류에따른접착강도는 multi-step adhesive cement 가 self-adhesive resin cement 보다강한접착강도를나타냈다. 각각의접착강도는 Duolink (18.2MPa), Variolink II (15.4MPa), Smartcem 2 (10.1MPa), Maxcem Elite (7.8MPa) 의순이었고통계적으로유의차가있었다 (P<0.05). IPS Empress CAD 의두께와중합방법에따른시멘트별접착강도는각시멘트의종류에따라두께의변화에대한접착강도의변화양상이다르게나타났다. Variolink II 와 Duolink 는 IPS Empress CAD 2 mm 와 4 mm 군에서는통계적으로 v
유의한차가없었으나 light curing 을하지않은군에서는유의차있게낮은 접착강도를보였다. Maxcem Elite 에서는 IPS Empress CAD 2 mm, 4 mm, no light curing 군모두에서접착강도에서통계적으로유의한차이가없었고, Smartcem 2 에서는 IPS Empress CAD 2 mm 가 4 mm 와 no light curing 군보다통계적으로유의할만한강한접착강도를보였다. 위의결과로볼때, self-adhesive resin cement 인 Maxcem Elite 와 Smartcem 2 는 multi-step adhesive cement 인 Variolink II 와 Duolink 보다낮은접착강도를보이고사용상의편의성을고려하더라도 self-adhesive resin cement 를유지력이없는수복물에사용하는것은주의를기울여야한다. 핵심되는말 : 미세 - 인장접착강도, Cerec 3, 세라믹, self-adhesive resin cement, multi-step adhesive cement vi
CAD/CAM 세라믹의두께및레진시멘트의 종류에따른접착강도비교 < 지도교수 : 노병덕 > 연세대학교대학원치의학과 김선일 I. 서론 예전의치과수복분야는기능의회복을가장큰목표로하였지만최근에는기능의회복에서더나아가심미성 (tooth-colored restoration) 에대한관심이높아지고있다. 이에, 금주조기공물의빈도는감소하는추세이고레진수복물과세라믹수복물이이를대체하고있다.(Christensen, 2003) 또한, 환자의편의성이강조되면서심미적인간접수복물이면서당일수복 (single visit) 이가능한 CAD/CAM system인 Cerec system에대한관심이높아지고있다. - 1 -
Cerec system 은 1985 년 Mörmann 에의해최초로개발된이래시스템업그레이드 를통해현재의 Cerec 3 에이르렀고정확도도크게향상되었다. 초기에는이차원상 만을처리가능하였고 inlay 수복에국한되었으나최근에는삼차원상처리및 4- unit bridge frames 까지도처리가가능하게되었다.(Mörmann, 2006) 이와같은발전에더불어세라믹수복물의접착분야에서도조작시간을줄이고, 술자의임상술식에따른민감도를감소시키기위하여술식의단순화에초점을맞추고있다. 기존에사용되었던세라믹을위한접착제가주로 multi-step adhesive cement였다면, 최근 self-adhesive resin cement가많이개발되어시판되고있다. 기존의 multi-step adhesive system은치면을 etch-and-rinse 또는 self-etching adhesive system으로처리한후접착제를도포하여야하므로이에따른술식의복잡성및술식민감성이문제로제기되었다.(de Munck et al., 2004) 하지만최근개발된, self-adhesive resin cement라일컬어지는 onesyringe type은치면을전처치할필요없이 ceramic의처리만요하므로간편하게사용할수있고, 복잡한술식에따른술자의실수로인한물성의저하를방지할수있다. 세라믹수복물의접착에있어서제기되는문제점으로세라믹두께가두꺼워서레진시멘트의불충분한중합에의한낮은접착강도를보인다는점이있다. 최근시판되는레진시멘트는시멘트의경화를위하여광중합을요한다. 하지만세라믹간접수복을요하는대부분의경우수복물의두께가 2mm 이상인깊은와동을가지는경우이고, 두꺼운수복물의두께로인하여불충분한중합에의한시멘트물성의저하가우려된다. 또한, 기존의연구에서세라믹수복물의두께가 2mm가넘을경우급격한 - 2 -
중합률의저하가일어나고, 세라믹의색상이어두울수록저하의정도가심하다는점이보고되고있다. (Soares et al., 2006) 최근 Cerec을이용한수복이크게증가하였지만, Cerec에관련된기존의연구들은대부분와동형태에관한것이었다. Seo(2009) 는 Cerec을이용한 partial ceramic crown을위한와동의형태로유지력부여를위한기존의복잡한형태보다는단순한형태가내면의갭을줄일수있다고하였다. (Seo et al., 2009) 이와같이내면의갭을줄이기위해서유지형태를최소화할경우시멘트에의한치아와수복물간의접착이더욱중요해진다. 기존세라믹수복물의접착에사용하던 multi-step adhesive cement에대한연구는많이있어왔으나최근개발된 self-adhesive resin cement의접착강도의연구는부족한실정이다. 이번연구의목적은 IPS Empress CAD 와기존에세라믹수복물의접착에주로사 용되었던 2종의 multi-step adhesive cement인 Variolink II와 Duolink, 최근개발된 2종의 self-adhesive resin cement인 Maxcem Elite와 Smartcem 2의세라믹두께에따른시멘트의미세인장접착강도를비교하는것이다. Multi-step adhesive cement와 self-adhesive resin cement 사이에는접착력의차이가없고, 세라믹두께에따른접착력의차이는없는것으로가정하였다. - 3 -
II. 재료및방법 1. 연구재료 이실험은한종류의세라믹블록과네종류의시멘트를접착에사용하였고, 세라 믹블록의색상은 A3 에준하는것을사용하였다. 실험에사용된재료는 Table 1,2 에정리되어있다 Table 1. Ceramic block Product Composition Shade Size Lot Manufacture IPS Empress CAD leucitereinforced glass ceramics HT 300 I12 K46437 Ivoclar vivadent AG, Schaan, Liechtenstein 2. 연구방법 가. 치아절편제작 치아절편은발치된지 1 달이내의사람대구치 36 개를생리식염수에보관하고, 레진몰드에치아를고정한뒤저속다이아몬드휠 (Struers Minitom, DK-2610 Rodovre, Denmark) 을이용하여증류수주수하에교합면에평행하게 CEJ 2mm 상 방에서교합면부위 enamel 을제거하였다. 표준화된 smear layer 의형성을위하여 상아질면은 220 번사포를이용하여물기가있는상태에서연마하였다. - 4 -
Table 2. Composition of luting agent Type Manufacturer (Lot numbers) Delivery system Bonding system Composition Dualpolymerizing resin cement + 2-step etch and rinse adhesive system Variolink II (L35649) Ivoclar vivadent 2 pastes Hand mixed Excite Ivoclar vivadent Monomer : Bis-GMA, UDMA, TEGDMA Filler : 75.3wt% hybrid, Ba-glass, YTF-glass, Ba-Al-F-Si glass Duolink (0900009265) Bisco, Inc. Paste/paste dual syringe, direct dispensing through mixing tip Dualpolymerizing resin cement + 2-step etch and rinse adhesive system Allbond2 Bisco, Inc. Base: Bis-GMA, TEGDMA, UDMA, Glass filler Catalyst : Bis-GMA, TEGDMA, Glass filler Resin: multifunctional Paste/paste dimethacrylates, Dualpolymerizing self-adhesive resin cement Maxcem Elite (3211737) Kerr Corp dual syringe, direct dispensing through mixing tip GPDM, proprietary Redox initiators and photoinitiators Filler: barium, fluoroaluminosilicate, fumed silica (66 wt%) UDMA, EBPADMA Dualpolymerizing self-adhesive resin cement Smartcem 2 (100114) Dentsply Caulk Paste/paste dual syringe, direct dispensing through mixing tip Urethane, Di- and tri-functional diluents PENTA, Proprietary photoinitiating system, Proprietary self-cure initiating system, 69% fillers by wt., 46% by vol. Bis-GMA(Bisphenol A diglycidylether methacrylate) TEGDMA(Triethyleneglycol Dimethacrylate) UDMA(Urethane dimethacrylate) EBPADMA(Ethoxylated BisPhenol A Dimethacrylate) GPDM(glyceroldimethacrylate dihydrogen phosphate) PENTA(phosphoric acid modified acrylate resin) - 5 -
나. 세라믹시편제작 저속다이아몬드휠 (Struers Minitom, DK-2610 Rodovre, Denmark) 을사용하여 IPS Empress CAD (2mm * 12 개, 4mm * 24 개 ) 시편을제작하였고, 접착을위하여 4% hydrofluoric acid(porcelain etchant, Bisco, Schaumburg, USA) 30 초, 수세, 건조, primer silane agent(monobond-s, Ivoclar vivadent AG, Schaan, Liechtenstein) 60 초후건조하였다. 다. 실험군분류및시편접착과정 치아절편과세라믹시편을제조사가지시하는방법으로처리한후측면에서의광중합을방지하기위하여 utility wax로치아경계부위를두른뒤 2 mm군과 4 mm 군은광중합기 (Smart LED plus, Sungbotech, Seoul, Korea) 로교합면에서 60초간광조사하였고 no light curing 군은광조사하지않았다. 각군당 3개의치아를사용하였고, 실험에사용된군은 Table 3과같다. 광조사후시편은암실에서상온의식염수에 24시간동안보관하였다. Variolink II 군치아를 37% 인산으로 20초간산부식후수세, 과량의물만제거한뒤약간의수분이남은상태에서 microbrush를사용하여 Excite TM 를도포후 20초간광중합하였다. 세라믹시편에 Heliobond(Ivoclar vivadent AG, Schaan, Liechtenstein) 를바른뒤광중합하지않고 base와 catalyst를손으로혼합한후치아에도포하고세라믹을위치시킨후교합면에서 60초간광중합하였다. - 6 -
Duolink 군치아를 UNI-ETCH(32% 인산 ) 로 15초간산부식후수세, 과량의물만제거한뒤약간의수분이남은상태에서 microbrush를사용하여 All-Bond 2 Primer A와 B를혼합하여 5번도포후 5초간 air dry 후 D/E resin을바른뒤 20초간광중합하였다. 세라믹시편에 Heliobond를바른뒤광중합하지않고자가혼합형시멘트를치아에도포하고세라믹을위치시킨후교합면에서 60초간광중합하였다 Maxcem Elite, Smartcem 2 군치아는전처치하지않고세라믹시편에 Heliobond를바른뒤광중합하지않고자가혼합형시멘트를치아에도포하고세라믹을위치시킨후교합면에서 60초간광중합하였다. Table 3. Experimental groups Ceramic Block Luting cement IPS Empress CAD 2mm IPS Empress CAD 4mm IPS Empress CAD 4mm (no light curing) Variolink II 1군 2군 3군 Duolink 4군 5군 6군 Maxcem Elite 7군 8군 9군 Smartcem 2 10군 11군 12군 접착및광중합한각군은상온의식염수에서 24 시간보관후접착면적이약 1mm 2 (1mm x 1mm) 가되도록접착면에수직하게저속다이아몬드휠을사용하 - 7 -
여각치아당 5 개의시편을제작 ( 각군당 3 개의치아, 15 개의시편 ) 하였다. 시편 은치아의중앙부위에서채취하였고 (Fig. 2), 12 군에사용된총시편수는 180 개였다. Fig. 1. Tooth preparation and Ceramic cementation. Fig. 2. Tooth cutting and bar. 라. 미세인장접착강도측정 각각의바를 tensile bond strength testing device 에 zapit(dental ventures of America, Inc. Corona, USA) 을이용하여부착한뒤, 1mm/min cross-head speed 로접착이파괴될때까지힘을가하였고접착강도를측정하였다. - 8 -
마. 주사전자현미경관찰 파절양상의관찰과분석을위하여파절된시편중일부를선택하여 SEM 을통하 여관찰하였다. 바. 통계분석 Two-way ANOVA 로군간차이를측정하고, Tukey s range test 를이용하여신 뢰구간 95% 에서사후분석하였다. - 9 -
III. 결과 1. 미세인장접착강도 Two-way ANOVA 결과는 Table 4 에나와있으며시멘트의종류와세라믹의두 께사이의교호작용은유의하지않았다. 총 12 개군의전반적인미세인장접착강도 와표준편차및시편제작중소실된시편의수는 Table 5 에나와있다. IPS Empress CAD 2 mm - Duolink 군 (4 군 ) 의조합이 20.6±3.5 MPa 로가장높은수 치를나타냈고, IPS Empress CAD 4 mm(no light) Maxcem Elite 군 (9 군 ) 의조합 이 7.0±2.1 MPa로가장낮은접착강도를보였다. 시멘트의종류에따른접착강도를비교하였을때 Duolink가가장강한접착강도를나타내었고 Variolink II, Smartcem 2, Maxcem Elite 순이었으며이들각각의시멘트는통계적으로유의한차이가있었다 (P<0.05). 세라믹블록의두께에따른접착강도를비교하였을때 IPS Empress CAD 2 mm 가가장높은접착강도를나타내었고 4 mm, no light curing 순이었으며 2 mm, 4 mm, no light curing 간에통계적으로유의한차이가있었다 (P<0.05). - 10 -
Table 4. Results of two way ANOVA of variance of micro-tensile bond strength Source Sum of square Mean square F value P value Ceramic block 453.103 226.552 20.275 0.00 Luting cement 3049.640 1,016.547 90.973 0.00 Ceramic x Luting cement 94.061 11.174 1.403 0.216 Table 5. Overall view of micro-tensile bond strength(mpa) and pretest failure(n=15) Ceramic Block IPS Empress CAD 2mm IPS Empress CAD 4mm IPS Empress CAD no light curing Luting cement Pretest failure number Pretest failure number Pretest failure number Variolink II 17.5±4.4 15.9±4.8 12.7±3.5 0 1 2 Duolink 20.6±3.5 18.6±3.2 15.3±4.2 1 1 0 Maxcem Elite 8.6±2.9 7.7±2.2 7.0±2.1 3 4 4 Smartcem 2 12.6±3.2 9.0±2.7 8.7±2.2 0 3 2-11 -
가. 시멘트의종류에따른접착강도 각각의시멘트는 3종류의세라믹시편을이용하여 45개의결과값을낼수있었다. 시멘트종류에따른접착강도는 multi-step adhesive cement인 Duolink와 Variolink II가 self-adhesive resin cement인 Smartcem 2와 Maxcem Elite 보다높은접착강도를나타냈다. Multi-step adhesive cement 내에서도 Duolink가 Variolink II 보다높은접착강도를나타냈고 self-adhesive resin cement에서도 Smartcem 2가 Maxcem Elite보다높은접착강도를나타냈다. 이들각각시멘트의접착강도는통계적유의차가있었다 (P<0.05). 접착강도는 Duolink(18.2MPa), Variolink II(15.4MPa), Smartcem 2(10.1MPa), Maxcem Elite(7.8MPa) 의순서이다 (Fig. 3). 20 a b 15 10 c d 5 0 Duolink Variolink II Smartcem 2 Maxcem Elite Fig. 3. Bond strength according to different dental cements. a,b,c,d : statistical difference (P<0.05). - 12 -
나. IPS Empress CAD 의두께와중합방법에따른시멘트별접착강도 각시멘트의종류에따라두께의변화에대한접착강도의변화양상이다르게나 타났다. 25 20 15 10 5 2mm 4mm no light curing 0 Duolink Variolink II Smartcem 2 Maxcem Elite Fig. 4. Bond strength according to different dental cements and thickness of IPS Empress CAD. - 13 -
(1) Variolink II IPS Empress CAD 2 mm 에서 17.5MPa 로가장높은접착강도를나타냈고, IPS Empress CAD 4 mm(15.9mpa), IPS Empress CAD no light curing(12.7mpa) 순이었다. Table 6. Micro-tensile bond strength Variolink II(MPa) - IPS Empress CAD 2mm-60 sec curing 4mm-60 sec curing No light curing Variolink II 17.5±4.4 a 15.9±4.8 a 12.7±3.5 b a,b : statistical differences (p<0.05) Variolink II 25 20 15 10 a a b 5 0 2mm 4mm No light Fig. 5. Micro-tensile bond strength Variolink II(MPa). a,b : statistical differences (p<0.05) - 14 -
(2) Duolink IPS Empress CAD 2 mm 에서 20.6MPa 로가장높은접착강도를나타냈고, IPS Empress CAD 4 mm(18.6mpa), IPS Empress CAD- no light curing (15.3MPa) 순이었다. Table 7. Micro-tensile bond strength Duolink(MPa) - IPS Empress CAD 2mm-60 sec curing 4mm-60 sec curing No light curing Duolink 20.6±3.5 a 18.6±3.2 a 15.3±4.2 b a,b : statistical differences (p<0.05) Duolink 25 20 a a b 15 10 5 0 2mm 4mm No light Fig. 6. Micro-tensile bond strength Duolink(MPa) a,b : statistical differences (p<0.05) - 15 -
(3) Maxcem Elite IPS Empress CAD 2 mm 에서 8.6MPa 로가장높은접착강도를나타냈고, IPS Empress CAD 4 mm(7.7mpa), IPS Empress CAD no light curing(7.0mpa) 순 이었고각군간통계적인유의차는없었다. Table 8. Micro-tensile bond strength Maxcem Elite(MPa) - IPS Empress CAD 2mm-60 sec curing 4mm-60 sec curing No light curing Maxcem Elite 8.6±2.9 a 7.7±2.2 a 7.0±2.1 a same letter mean no statistical difference(p<0.05) 25 20 Maxcem Elite 15 10 a a a 5 0 2mm 4mm No light Fig. 7. Micro-tensile bond strength Maxcem Elite(MPa). same letter mean no statistical difference(p<0.05) - 16 -
(4) Smartcem 2 IPS Empress CAD 2 mm 에서 12.6MPa 로가장높은접착강도를나타냈고, IPS Empress CAD 4 mm(9.0mpa), IPS Empress CAD no light curing(8.7mpa) 순 이었다. Table 9. Micro-tensile bond strength Smartcem 2(MPa) - IPS Empress CAD 2mm-60 sec curing 4mm-60 sec curing No light curing Smartcem 2 12.6±3.2 a 9.0±2.7 b 8.7±2.2 b a,b : statistical differences (p<0.05) 25 20 Smartcem 2 15 10 5 a b b 0 2mm 4mm No light Fig. 8. Micro-tensile bond strength Smartcem 2(MPa). a,b : statistical differences (p<0.05) - 17 -
2. 주사전자현미경관찰 가. IPS Empress CAD 대부분의시편에서 adhesive failure 와 cohesive failure 가혼합되어나타나는 mixed failure 를보였다. Variolink II Duolink Maxcem Elite Smartcem 2 Fig. 9. SEM observations of fracture site of IPS Empress CAD. - 18 -
Variolink II Smartcem 2 Fig. 10. Fracture pattern of IPS Empress CAD. - 19 -
IV. 고찰 Viotti등 (2009) 은레진과치아의접착에있어 multi-step adhesive cement와 self-adhesive resin cement의미세인장접착강도를비교한실험을하였다. 결과를보면 multi-step adhesive cement의접착강도가 self-adhesive resin cement 보다유의할만하게높게나타났고, 유지력이없는와동에서 self-adhesive resin cement 의사용을주의해야한다고하였다. IPS Empress CAD 의제조사인 Ivoclar vivadent 사도유지력이충분한 crown과 bridge의접착에는 multi-step adhesive, selfadhesive, conventional cement 모두를추천하지만 inlay와 veneer와같이유지력이부족한경우는 multi-step adhesive cement의사용을권고하고있다. 이번실험에서도시멘트별미세-인장접착강도는 Duolink(18.2MPa), Variolink II(15.4MPa), Smartcem 2(10.1MPa), Maxcem Elite(7.8MPa) 의순서였으며 multi-step adhesive cement 계통의 Duolink와 Variolink II가 self-adhesive resin cement인 Smartcem 2와 Maxcem Elite보다통계적으로유의차있게높은접착강도를나타냈다.(Fig 3.) Self-adhesive resin cement는제조사의지시에의하면상아질의전처치가불필요하다. 이는접착을위해여러단계를거칠경우시간이오래걸리고, 술식민감성이증가하며이로인한접착력의저하가발생할수있다는점에서큰장점이될수있다. 전처치없이치아와접착이가능한원인으로제조사는시멘트내에포함되어있는 multifunctional phosphoric acid methacrylates가치아의 hydroxyapatite와반응하기때문이라고주장한다.(hikita et al., 2007) 하지만이와같은제조사의주장과는다르게가장연구가많이이루어진 self-adhesive resin cement인 RelyX - 20 -
Unicem(3M ESPE, Seefeld, Germany) 에서초기의낮은산도 (ph=2.1) 에도불구하 고상아질표면의탈회는거의관찰되지않음이보고되었다.(Monticelli et al., 2008) 탈회가일어나지않는원인으로는높은점도와중화효과를들수있다. Selfadhesive resin cement에의하여적절한탈회를얻기위해서는중합이완료되기전상대적으로짧은시간안에치아조직과빠르게반응해야하지만낮은젖음성때문에탈회가제한적이고, smear layer에포함된상아질완충능에의하여중화반응이일어나는것도영향을미친다.(de Munck et al., 2004) 상아질의불충분한탈회는불완전한 hybrid layer형성을야기하므로 self-adhesive resin cement이 multistep adhesive cement 보다낮은접착강도를보이는원인으로생각할수있다. 큰와동을레진이나세라믹등의간접수복물로수복할때직접법에비하여가지는장점은중합수축의감소, 마모저항성의증가, 더나은해부학적형태부여가가능하다는점등이있고단점으로는접착력이낮다는점이다. 간접수복물의수명을결정하는요인으로는수복물자체의물리적성질과수복물과치아를접착하는시멘트의접착력이있다.(Furukawa et al., 2002) 시멘트의종류에따른접착력의차이도존재하지만한시멘트내에서도중합률에따라물리적성질및접착력의차이가생길수있다. 최근시판되는레진시멘트는대부분 dual cured type으로초기의광중합과이후의자가중합에의해중합률이결정된다. 초기접착력에영향을미치는광중합의경우광원으로부터거리가멀어질수록빛의강도가급격히떨어지고, 수복물의색상도영향을미친다. 2007년 Peixoto는 4종류의두께와 8가지색상의세라믹에서두께와색상에따른빛의투과율에대하여조사하였다. 그결과두께가두꺼워지거나색상이어두워질수록빛의투과율은낮아지고, 밝은색상에서두께에따른 - 21 -
투과율의차이가크게나타나며색상보다는두께가투과율을감소시키는데주된역할을한다고하였다. 빛이효과적으로투과할수있는세라믹의두께는 2 mm로그이상의두께에서는급격한투과율의감소를보인다.(soares et al., 2006) 이와같이세라믹의두께가두꺼워질수록빛의투과율은감소하므로대부분의경우와동이깊어서수복물이두꺼운세라믹수복에서는초기광중합이제대로되지않아접착력에영향을미칠것으로생각된다. 이번연구에서는감소된빛의투과율이각시멘트의접착강도에미치는영향을알아보고자하였고, 결론적으로시멘트의종류에따라광중합이접착력에미치는영향이다르게나타났다. Multi-step adhesive cement 계통인 Duolink와 Variolink II는접착강도의변화에있어서서로유사한양상을보였다. 광중합을하지않은대조군이 2 mm, 4 mm 군과유의한차를보이며가장낮은접착강도를나타냈고, 4 mm군이 2 mm군에비하여낮은접착강도를보였으나유의할만한차이는없었다. 이는 Variolink II등기존에사용되던 resin cement에서광중합이시멘트를중합시키는데중요하다는기존의결과와일치한다.(ilie and Hickel, 2008) 하지만비교적어두운색상 (HT300) 의세라믹블록을사용하여서 2 mm에서 4 mm로두꺼워졌을때빛의투과량이급격히저하된것을고려하였을때접착 24시간후접착강도의차이가크지않다는점에서위시멘트에서자가중합도효과적으로일어난다고생각된다. Self-adhesive resin cement인 Maxcem Elite는 2 mm, 4 mm, 광중합을하지않은군순으로접착강도가높게나타났으나유의할차이는없었다. 또한 2 mm군에서도 Duolink와 Variolink II의광중합을하지않은군보다낮은접착강도를보였다. 이와같이낮은접착강도를보이는원인으로 self-adhesive resin cement의구조적인 - 22 -
단점을생각해볼수있다. Self-adhesive resin cement는치아에전처치를하지않으므로 self-etching을위하여 acidic monomer를포함하고있다. 이러한 acidic monomer는 dual cured resin의 amine initiator와화학적으로접착하여서자가중합과광중합을저하시킨다.(moszner et al., 2005) 이를방지하고자제조사는 sodium aryl sulfate나 aryl-borate salts 등의고유한 activator/initiator 시스템을포함시키고, Maxcem Elite는알려지지는않았으나제조사는고유의 redox initiator system을가져서효과적인자가중합을보인다고주장한다. 하지만이러한다른 activator/initiator 시스템을포함시키더라도 Maxcem Elite는자가중합만한경우에기존의다른레진시멘트보다낮은중합률 (DC%) 을보이고광중합을시행하더라도그효과역시미미하다.(Vrochari et al., 2009) 이번실험에서도이러한낮은중합률에의하여접착강도의저하가일어났고, Maxcem Elite에서는광중합의유무및수복물의두께가접착강도에미치는영향은적다고생각된다. Smartcem 2는 2 mm에서다른군과유의할만하게강한접착강도를보였지만 Maxcem Elite와마찬가지로 Duolink와 Variolink II의광중합하지않은군보다도낮은접착강도를보였다. Smartcem 2의경우수복물의두께가얇아서빛의투과가충분할경우 Maxcem Elite보다는광중합에민감하게반응하지만두께가두꺼워져서투과율이낮아질경우그효과는급격히감소하는것으로생각된다. 주사전자현미경을통하여파절된양상을관찰했을때 IPS Empress CAD 의시 편에서 adhesive failure 와 cohesive failure 가혼재된 mixed failure 를보였다. Fig. 10 은대표적인파절양상을관찰하기위해단면을확대한사진으로 cohesive failure 와 adhesive failure 가관찰된다. - 23 -
이번실험을통하여 self-adhesive resin cement의접착강도가기존의 multistep resin cement보다유의할만하게낮음을알수있었다. 이번실험의한계내에서생각해보았을때낮은접착력은 one step, all-in one type으로제품을생산하면서생긴구조적인문제로써, 중합률 (DC%) 의저하, 불완전한 hybrid layer의형성등에기인한것으로생각된다. Self-adhesive resin cement는출시된지얼마되지않아서그성분과물성에대한연구가미흡하고장기간의연구사례도부족하다. 수복물이시적초기에힘을많이받을경우시멘트의초기중합률이중요하게작용한다. 이번실험에서는 24시간후의미세인장접착강도로중합률을유추했지만이것만으로는각시멘트의중합패턴을파악하기는어렵다는점에서볼때앞으로시멘트중합초기의중합률과그패턴에대한연구가필요하리라생각된다. - 24 -
V. 결론 이번연구의목적은 IPS Empress CAD 와기존에세라믹수복물의접착에주로 사용되었던 2종의 multi-step adhesive cement인 Variolink II(VL) 와 Duolink(DL), 최근개발된 2종의 self-adhesive resin cement인 Maxcem Elite(MX) 와 Smartcem 2(SM) 의세라믹두께에따른시멘트의미세인장접착강도를비교하는것이었다. 결과는다음과같다 1. 최근개발된 self-adhesive resin cement 인 Maxcem Elite 와 Smartcem 2 는 multi-step adhesive cement 인 Variolink II, Duolink 와비교하였을때낮은접착 강도를보이고, 미세 - 인장접착강도는 DL, VL, SM, MX 순서였다.(P<0.05) 2. Multi-step adhesive cement 계통인 Variolink II와 Duolink는접착강도의변화에있어서서로유사한양상을보였다. 광중합을하지않은대조군이 2 mm, 4 mm 군과유의한차를보이며가장낮은접착강도를나타냈고, 4 mm군이 2 mm군에비하여낮은접착강도를보였으나유의할만한차이는없었다. 3. Self-adhesive resin cement 인 Maxcem Elite 는 2 mm, 4 mm, 광중합을하지 않은군순으로접착강도가높게나타났으나유의할차이는없었고, Smartcem 2 는 2 mm 에서다른군과유의할만하게강한접착강도를보였다. 4. 사용상의편의성을고려하더라도 self-adhesive resin cement 를유지력이없 는수복물에사용하는것은주의를기울여야한다. - 25 -
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Abstract In vitro Microtensile Bond Strength of Different Resin Cements and CAD/CAM Ceramic thickness Sunil Kim Department of Dentistry, The Graduate school, Yonsei University (Directed by Byoungduck Roh, D.D.S., M.S.D., Ph. D.) The purpose of this study was to compare the microtensile bond strength, based on the ceramic thickness, of two multi-step adhesive cements, Variolink II and Duolink that are mainly used for adhesion of IPS Empress CAD and two recently developed self-adhesive resin cements, Maxcem Elite and Smartcem 2. One kind of ceramic block(ips Empress CAD) and four kinds of cements(variolink II, Duolink, Maxcem Elite, and Smartcem 2) were used in this study. After cutting the tooth parallel to the occlusal surface, the microtensile bond strength study was conducted. The fracture pattern was also observed with a scanning electron microscope. The differences in the bond strengths of - 28 -
the ceramic block and cements were measured using two-way ANOVA, and were analyzed using a Tukey s range test. The multi-step adhesive cements showed better bond strengths than the self-adhesive resin cements. The cements with the highest bond strengths, from highest to lowest, were Duolink(18.2 MPa), Variolink II(15.4 MPa), Smartcem 2(10.1 MPa) and Maxcem Elite(7.8 MPa). Contrary to what was assumed, there were statistically significant differences in their bond strengths (P < 0.05) The cement bond strength was measured using the thickness and curing method of IPS Empress CAD. The cement bond strength by thickness differed depending on the cement type. For Variolink II and Duolink, no statistically significant difference in the 2 mm and 4 mm IPS Empress CAD. Non-lightcured IPS Empress CAD had, however, a statistically significant weaker bond strength than the 2 mm and 4 mm IPS Empress CAD. For Maxcem Elite, no statistically significant difference in the 2 mm, 4 mm, and non-light-cured IPS Empress CAD was found. For Smartcem 2, the 2 mm IPS Empress CAD had a statistically significant higher bond strength than the 4 mm and non-lightcured IPS Empress CAD. The results of this study showed that the self-adhesive resin cements, Maxcem Elite and Smartcem 2, had weaker bond strengths than the multi-step adhesive cements, Variolink II and Duolink. Despite the convenience of using - 29 -
self-adhesive resin cements, precautions should be taken when they are used for adhesion of restorations such as veneer. Key words : micro-tensile bond strength, cerec3, ceramic, self-adhesive resin cement, multi-step adhesive cement - 30 -