대한치과보존학회지 :Vol. 28, No. 2, 2003 한승렬 민경산 신동훈 * 단국대학교치과대학보존학교실 ABSTRACT MECHANICAL PROPERTIES AND MICROLEAKAGE OF COMPOSITE RESIN MATERIALS CURED BY VARIABLE LIGHT INTENSITIES Seung-Ryul Han, Kyung-San Min, Dong-Hoon Shin* Dept. of Conservative Dentistry, School of Dentistry, Dankook University Mechanical properties and microleakage of two composites [conventional hybrid type DenFil (VERICOM Co., Anyang, Korea) / micro matrix hybrid type Esthet X (Dentsply Caulk, Milford, DE, U.S.A.)] were evaluated to assess whether variable light intensity curing is better than conventional curing technique. Curing was done for 40 seconds in two ways of 2 step soft-start technique and 5 step ramping technique. Three kinds of light intensities of 50, 100, 200 mw/cm 2 were initially used for 10, 20, 30 seconds each and the maximum intensity of 600 mw/cm 2 was used for the rest of curing time in a soft-start curing technique. In a ramping technique, curing was done with the same initial intensities and the light intensity was increased 5 times with the same rate to the maximum intensity of 600 mw/cm 2. After determining conditions that showed no different mechanical properties with conventional technique, Esthet X composite was filled in a class V cavity, which dimension was 4 3 1.5 mm and cured under those conditions. Microleakage was evaluated in two ways of dye penetration and maximum gap estimation through SEM observation. ANOVA and Spearman's rho test were used to confirm any statistical significance among groups. The results were as follows: 1. Several curing conditions of variable light intensities resulted in the similar mechanical properties with a conventional continuous curing technique, except conditions that start curing with an initial light intensity of 50 mw/cm 2, 2. Conventional and ramping techniques were better than soft-start technique in mechanical properties of microhardness and compressive strength. 3. Soft-start group that started curing with an initial light intensity of 100 mw/cm 2 for 10 seconds showed the least dye penetration. Soft-start group that started curing with an initial light intensity of 200 mw/cm 2 for 10 seconds showed the smallest marginal gap, if there was no difference among groups. 4. Soft-start technique resulted in better dye-proof margin than conventional technique(p=0.014) and ramping technique(p=0.002). 5. There was a very low relationship(p=0.157) between the methods of dye penetration and marginal gap determination through SEM evaluation. 본연구는보건복지부보건의료기술연구개발사업의지원에의하여이루어진것임.(HMP-00-B-20507-00183) 134
From the results of this study, it was revealed that ramping technique would be better than conventional technique in mechanical properties, however, soft-start technique might be better than conventional one in microleakage. It was concluded that much endeavor should be made to find out the curing conditions, which have advantages of both aspects or to solve these kinds of problems through a novel idea of polymerization. Key words : Conventional curing technique, Soft-start technique, Ramping technique, Microhardness, Compressive strength, Microleakage Ⅰ. 서론 과거의치과용수복재는기능회복에주안점을두어심미성복원이그리큰문제가되지않았었으나이상적인수복재는치아와같은색상, 치질과같은물성, 치질친화적인접착력등을가져야한다. Buonocore 1) 에의해제시된치질에의산부식법을이용하는심미성수복재인복합레진은현재수복용, 합착용, 그리고모형용등으로다양하게사용되고있다. 그러나이러한수복재가제역할을하기위해서는적절한중합이이루어져야한다. Harrington 등 2) 은수복재의중합효과에영향을미치는것은수복재의화학적조성, 기시제 (initiator) 의농도, 필러입자의형태, 크기, 양과사용된광원 ( 파장대, 광도, 중합시간등 ) 이라고하였다. 한편, 복합레진은중합되면서단량체 (monomer) 의선형 (linear) 배열이교차연결 (cross-linkage) 형태로변함으로써수축이일어나며, 이러한중합수축은수복물주변에변연틈새를만들어술후과민증, 치질파절및 2 차우식등을일으킨다. 또한일반적으로중합률 (degree of conversion) 과중합수축은관계가있으며, 단량체의중합률이커질수록수축량이커지게되므로이상적인수복재의물성과변연적합도를동시에얻기가매우어렵다는문제점을안고있다. 이에, Silikas 등 3) 은중합수축에의한문제점들을해결할수있는방안으로적절한중합이될수있는조건내에서중합률을일부떨어뜨리는방법을제시한바있다. 복합레진의이상적인중합을위해통법의중합법에서는최대광도의가시광을연속적으로 40 초간중합시키는방법을택했으나, 이는수복재점도의급격한증가 (gel effect) 를초래하여중합속도가가속화되고중합수축을보상해줄수있는수복재의흐름성 (flow) 을제한함으로써, 응력이잔존하게되고물성저하와더불어수복실패까지초래될수있다고보고된바있다 4). 현재이와같은단점들을극복하기위해다양한중합법들이개발되었으며, 임상에서사용하고있는중합법으로는기 존의 40 초중합법 (standard 40-second curing), 완속기시중합법 (slow-start/ramping) 5,6), 맥동형중합법 (pulsed curing) 7) 및급속중합법 (fast curing) 8) 등이있다. 이중중합시간을단축하고자개발된고광도를이용한중합법은치료시간의단축은물론, 오염방지측면의장점을보이나, 이론상, 계면틈새가커질가능성이높다는단점도있다. Fan 등 9) 은광도가 2 배증가하면, 중합깊이는 15% 깊어지고중합시간의단축과더불어물성이증진된다고보고한바있으나, Feilzer 등 10) 은고광도로중합시키면수축응력의분산이어려워져접착계면간에틈새가생긴다고하였다. 또한, Unterbrink 와 Muessner 11) 도고광도중합시수축응력이커지는단점이있고, Peutzfeldt 등 12) 은중합을빨리마무리할수있지만, 중합되는양상이이상적이지는않다고하였다. 한편, Stritikus 와 Owens 13) 는고광도중합기인 PAC light 를이용한방법은치면열구전색제의중합이나교정용브라켓의합착에유용하지만, 1 급복합레진수복물의중합에는전통적중합법을사용하는기존의 quartz-tungsten- halogen(qth) 중합기가더유용하다하였다. 이에반해, 수축응력을줄이기위해저광도로만중합하는방식도연구된바있으나, Unterbrink 와 Muessner 11) 는복합레진의물리적, 기계적물성에부정적인영향을미친다고하였으며, 박과신 14) 은 50 mw/cm 2 및 100 mw/cm 2 의낮은광도로만중합시킨경우, 낮은미세경도가얻어진다고보고하였다. 이외에도, Dennison 등 8) 도 25% 의광도만으로 40 초간중합시킨결과, 통법의중합법에비해낮은경도를얻었다고하였으며, Yap 과 Seneviratne 15) 는 2 mm 두께의복합레진하면의효과적인중합은 200 mw/cm 2 나 300 mw/cm 2 의저광도로는얻을수없으며 500 mw/cm 2 나 600 mw/cm 2 의광도로 30 초이상중합해야얻을수있다고하였다. 한편, 저광도에서중합을시작하여고광도로마무리하는가변광도중합법은중합초기의수복물과치질사이의응력벡터를분산시켜우수한변연적합성을얻을수있으며, 이 135
대한치과보존학회지 :Vol. 28, No. 2, 2003 에는 soft-start 방식과 ramping 방식이있다. Soft-start 방식은저광도로중합을시작하여고광도로마무리하는 2 단계방식을일컬으며, ramping 방식은저광도로시작하여고광도로마무리하되중합시간동안지속적으로광도를증가시키는방법을지칭한다. 이중 soft-start 중합법에대해, Uno 와 Asmussen 16) 은변연틈새가작아지고변연적합도가증진된다고하였고, Mehl 등 5) 도 soft-start 방식이복합레진의물성과변연적합도를유의하게증진시킨다하였으며, Burgess 등 17) 도통법의중합법이나고광도중합법에비해우수한변연적합도를얻을수있다하였다. Soft-start 중합법이다른중합법과유사하다는보고도있다. Koran 과 Kurschner 18) 는치질과의보다나은접착력을얻을수있었지만, soft-start 방식이통법의중합법에비해수축량이나표면경도, 중합률에서는차이를보이지않았다고하였으며, Yap 등 19) 도중합수축에대해 softstart 방식이적기는하였지만, 고광도및저광도중합법과유의차가없었다고하였다. 또한 Yap 등 20) 은통법의중합법과 soft-start 방식간에경화후수축량 (post-gel shrinkage) 의차이가없었다고하였고, Friedl 등 21) 도 soft-start 방식이통법에비해변연적합도의향상을가져오지않은반면, 재료에따른차이가더큰영향을미친다고하였다. 즉, 법랑질변연부에서는복합레진이, 상아질변연부에서는 polyacid-modified resin 이더우수한적합도를보인다고하였다. Ramping 중합법에대해서는, Goracci 등 6) 이상아질에대한복합레진의적합도가향상되었다고한바있으며, Dennison 등 8) 은초기 10 초간 25%, 이후 10 초간 50%, 나머지 20 초간 100% 의광도로 3 단계점증시킨 ramping 방식이통법의중합법에비해중합깊이의차이없이수축량을크게줄일수있다하였다. 그러나중합수축을제외한다른물성에대해우수한보고만있었던것은아니다. Price 등 22) 은 Optilux 401 중합기를이용하여 60 초간통상적인방식으로중합한것이, Elipar Highlight 중합기를이용하여저광도로 10 초동안중합한다음, 나머지 50 초를고광도로마무리하는 softstart 방식에비해상아질에대한접착력이유의하게높았 다고 (p<0.01) 보고한바있다. 또한 Asmussen 과 Peutzfeldt 23) 는 2 단계중합법과유사한가변광도법인 pulsedelay 방식에의해중합된중합체가에탄올에더쉽게연화된다고하였으며, 이러한연화성은초기광도와연관이있으며대기시간이길어질수록더강하게나타난다고한바있다. 또한 Yap 등 20) 은 2 mm 두께의복합레진을중합시키는경우, 하면의중합효과 (Knoop Hardness 및중합률 ) 가통법의중합법에비해 soft-start 방식이유의하게낮다고하였다. 또한 St-Georges 등 24) 은마모도평가결과, 통법의중합법, soft-start 중합법, 그리고고광도중합법간에유의한차이는없었지만, 통법의 quartz-tungsten-halogen light 를이용한방식이가장적은마모도를보였다고보고한바있다. 이처럼가변광도중합법에대한연구는서로상반된결과를보이고있으며, 더우수한중합법이라하더라도, 중합을시작하는저광도의범위가어느정도인지? 라는의문과 soft-start 방식과 ramping 방식중어떠한방식이더유리한가? 에대한논의는극히드문실정이다. 이에본실험에서는총중합시간을 40 초로하고, 저광도 (50, 100, 200 mw/cm 2 ) 에서중합을시작하여최대광도인 600 mw/cm 2 로마무리하되, 2 단계로광도를증가시키는 soft-start 중합방식과동일비율로 5 단계에걸쳐점증시키는 ramping 방식으로복합레진의미세경도및압축강도를측정함으로써, 물성을저하시키지않는최소조건의가변광도중합법을판별한다음, 이러한조건들에서의변연누출도를비교, 평가하여가변광도중합법이통법의중합법에비해우수한지의여부와 soft-start 및 ramping 방식중어느것이더유리한지를비교하고자하였다. Ⅱ. 연구재료및방법 전통적인혼합형복합레진인 DenFil TM (VERICOM Co., Anyang, Korea) 과미세입자함유 (micro matrix) 혼합형복합레진인 Esthet-X (Dentsply Caulk, Milford, DE, U.S.A.) 를사용하였으며색상은공히 A1 을이용하였다 (Table 1). Table 1. materials Composite Manufacturer Composition resin Filler Content Matrix DenFil Vericom, Anyang, Barium aluminosilicate, 81(w/w%) Bis-GMA TEGDMA Korea Fumed silica, Silica UDMA Bis-EMA Batch No. DF101031 Esthet-X Dentsply Caulk, Fluoride glass modified Urethane 60(v/v%) Milford, DE, U.S.A. Silica glass Bis-GMA 0006162 136
Table 2. Classification of experimental groups according to curing conditions Initial light No. of steps of Curing time with Curing time with No. of intensity variable light initial light maximum light specimens Code (mw/cm 2 ) intensity intensity(seconds) intensity(seconds) 10 30 10 50(10) 2 20 20 10 50(20) 50 30 10 10 50(30) 5 Light intensity increased 10 50(step) at the same rate 10 30 10 100(10) 2 20 20 10 100(20) 100 30 10 10 100(30) 5 Light intensity increased at the same rate 10 100(step) 10 30 10 200(10) 2 20 20 10 200(20) 200 30 10 10 200(30) 5 Light intensity increased at the same rate 10 200(step) 600 0 0 40 10 600(40)* 600(40)*: Control group Fig. 1. Diagram of the length measurement of diamondshape indent 복합레진의중합에사용된광조사기는 100 W Quartz- Tungsten-Halogen(QTH) (OSRAM GmbH, M nchen, Germany) 램프를이용하여특수제작하였으며 (PSI Co., Suwon, Korea), 임의의원하는광도를 5 단계까지조절할수있도록소프트웨어 (DLAMP, PSI Co., Suwon, Korea) 를만들었다. 1) 미세경도직경 8 mm, 높이 2 mm 의금속주형하방에편평한슬라이드글라스를놓은후 mylar strip 을위치시켰다. 기포가생기지않도록유의하면서약간의잉여량이생기도록금속주형내부로레진을충전한다음, 상부에 mylar strip 을놓고그위에다시슬라이드글라스를덮은후압력을가하여주형외부로잉여레진이밀려나오도록하였다. 이후실험용광중합기를이용하여총 40 초동안중합하되, 초기광도를각기 50, 100, 200 mw/cm 2 로 10, 20, 30 초씩중합한후나머지시간을최대광도인 600 mw/cm 2 로중합하는 2 단계 soft-start 방식의 9 개군과초기에각각의저광도로시작하여최대광도로마무리하되, 중합시간동안동일비율로 5 단계로나누어광도를증가시키는 ramping 방식의 3 개군을실험하였다. 대조군으로는최대광도인 600 mw/cm 2 로연속 40 초간중합시킨군을사용하였다 (Table 2). 중합된시편들을실온에서 3 일간, 식염수가담긴빛이통과되지않는암용기에넣어보관하였으며시편은각군당 10 개씩, 총 130 개를제작하였다. 미세경도측정은 Schimadzu microhardness tester type-m (Schimadzu, Kyoto, Japan) 을이용하였으며 25 gf 의하중을시편에 15 초간가하여형성된다이아몬드형압흔의길이를측정하여 (Fig. 1), 경도를산출하였으며상면 137
대한치과보존학회지 :Vol. 28, No. 2, 2003 과하면을각기측정하였다. 상면과하면각각 3 부위씩무작위로측정한다음, 평균치를각면의대표경도치로평가하였다. 시편의 Vickers 경도는다음의수식에따라산출하였다. Hv = 1854.4P/d 2 Hv ; Vickers 경도 (kg/mm 2 ) P ; 실험하중 (gf) d ; 압흔의길이 (μm) 2) 압축강도압축강도의경우, 직경 4 mm, 높이 6 mm 의원통형금속 mold 를이용하여각재료를충전한다음각각의광중합조건으로중합시키고, 실온에서 3 주간식염수가담긴암용기에보관하였다. 각군당 10 개의시편을제작하였으며, 강도측정은만능시험기 (Instron 8800 servohydraulic testing systems, INSTRON SFL, Bristol, U. K.) 를이용하여분당 cross-head speed 0.5 mm 로측정하였다. 3) 변연누출도변연누출도측정은대조군과미세경도및압축강도와같은기계적인물성차이를보이지않는실험군들을대상으로하였다. 즉각기초기광도를 100, 200 mw/cm 2 로 10 초간중합한후나머지시간을최대광도로중합하는 soft-start 방식의 100(10), 200(10) 군과 ramping 방식의 5 단계중합군인 100(step), 200(step) 군들을대상으로하였다. 한편충전용재료로는미세입자함유혼합형레진인 Esthet-X 로충전하였는데, 이는미세입자함유혼합형복합레진의탄성계수가전통적혼합형복합레진보다작아응력발생이크지않으므로 5 급와동수복에추천되고있기때문이다. 고속의 330 번버를이용하여발거된대구치의건전한협면과설면에상아법랑경계를중심으로 4 3 1.5 mm 의 5 급와동을 (C-factor: 2.75) 형성한다음, 제조사의지시대로치면처리한후, 복합레진을한번에단일충전하였으며각각의중합조건으로마무리하였다. 각군당 10 개씩시편을제작하였다. 치면처리는산부식제 (Etchant 37, Vericom, Anyang, Korea) 로모든치면을 15 초간처리한다음 20 초동안수세하였다. 이후 2-3 초간공기건조하되약간의습기가유지되게하였다. Prime&Bond NT (Dentsply Caulk, Milford DE, U.S.A.) 를솔에발라도포하고 20 초간방치한다음부드러운공기로 5 초간불어과도한양의용제를제거하였다. 일정한광택면이얻어진다음 10 초간광중합하였다. 시편을실온에서 1 일간식염수에보관한다음, Sof-Lex disc(3m, St. Paul, MN, U.S.A.) 로연마하였다. 온도변화에따른변연누출을유도하기위해각온도에서의침적시간을 30 초로하여열순환을 1000 회 (5-55 ) 시행하 였다. 수복물과치면사이의최대틈새평가를위한주사전자현미경 (JSM-5200, JEOL, Tokyo, Japan) 관찰을위해 vinyl polysiloxane 인상재 (Aquasil, Dentsply Caulk, Milford, DE, U.S.A.) 로수복물을인상채득한다음, polyurethane die(modralit-3k, DREVE-DEN- TAMID-GMBH, Germany) 를이용하여 resin replica 를제작하였다. 이후진공상태에서얇은금박으로도포한다음 1000 배의배율로수복물과치질사이의최대틈새를 m 단위로측정하였다. 또한색소침투도의관찰을위해수복물주변 1 mm 를제외한전치면에 nail varnish 를 2 회도포한다음건조시켰다. 1% methylene blue 용액에 24 시간저장하고수세한다음, 수직으로협설면방향으로절단하여실물현미경 (SZ-40, Tokyo, Japan) 으로색소침투도를관찰하였다. 색소침투도는색소침투가없을경우 0, 치은벽의 1/2 까지침투된경우는 1, 치은벽의 1/2 을넘어축벽전까지인경우에는 2, 축벽까지침투한경우에는 3 으로판정하였다. 4) 평가및통계분석통계분석에는 SPSS ver. 10.0(SPSS Inc, Chicago, IL, U.S.A.) 을사용하였다. 기계적물성치인미세경도, 압축강도의통계분석은 95% 유의수준의 One way ANOVA 와사후검정으로 Scheffe test 를이용하였고, 변연누출도중색소침투도는비모수통계법인 Kruskal-Wallis 및 Mann-Whitney test 를이용하였다. 또한주사전자현미경검경을통한최대틈새측정치는 95% 유의수준의 One way ANOVA 와 Scheffe test 를, 색소침투도와최대틈새와의상관관계는 Spearman's rho test 를이용하여검정하였다. Ⅲ. 연구결과 1) 미세경도각군의미세경도는 Table 3 과같으며, 두재료모두현행많이사용되고있는 600 mw/cm 2 의광도로 40 초간중합하는통법의중합법이높은미세경도를보였지만, 다양한조건들이이와유의한차이가없는경도를보였다. ANOVA 로유의성을검정한결과, 상면의경우, DenFil 은 50 mw/cm 2 의초기광도로 2 단계중합시킨 50(10), 50(20), 50(30) 군과 100 mw/cm 2 의초기광도로 20 초간중합시킨 100(20) 군을제외한나머지군들이높은미세경도를보였으나, Esthet X 는대조군과 100, 200 mw/cm 2 의초기광도로 10 초씩중합한 100(10), 200(10) 군및 200 mw/cm 2 의초기광도로시작하여 5 단계로광도를점증시켜중합시킨 200(step) 군만이높은경도를보였다. 138
Table 3. Vickers hardness [Mean (S.D.)] (unit: kg/mm 2 ) Initial light Upper surface Lower surface intensity(mw/cm 2 ) groups(code) DenFil Esthet X DenFil Esthet X 50(10) 92.42 (3.45) 76.55 (3.37) 85.18 (3.48) 69.11 (2.58) 50 50(20) 93.07 (2.88) 73.59 (2.58) 88.65 (4.54) 67.10 (4.32) 50(30) 92.34 (6.04) 68.59 (4.68) 84.77 (5.05) 59.34 (3.68) 50(step) 101.15 (2.16) 74.73 (6.54) 91.76 (5.60) 67.39 (6.19) 100(10) 103.26 (4.67) 78.80 (4.08) 92.00 (4.01) 73.15 (3.23) 100 100(20) 98.07 (4.57) 71.85 (2.15) 91.42 (6.52) 66.12 (3.48) 100(30) 99.22 (3.01) 70.86 (3.10) 92.35 (6.31) 60.96 (2.30) 100(step) 98.56 (2,36) 77.91 (3.11) 91.47 (3.54) 73.92 (2.67) 200(10) 101.01 (4.44) 82.51 (4.29) 92.43 (3.10) 78.57 (5.77) 200 200(20) 101.35 (5.42) 76.15 (3.05) 92.86 (4.35) 68.20 (3.98) 200(30) 102.95 (2.91) 71.89 (2.90) 95.38 (3.94) 62.13 (4.18) 200(step) 107.55 (7.56) 79.00 (4.90) 100.99 (4.41) 73.69 (4.94) 600 600(40) 107.16 (2.98) 88.89 (3.55) 98.14 (2.99) 74.79 (5.59) Table 4. Mean hardness value and statistics of the upper surface according to ways of variable light intensity (DenFil) Mean(S.D.) groups(code) unit: kg/mm 2 Control Soft-start group Ramping group Control 107.16 (2.98) Soft-start group 98.19 (5.91).000** Ramping group 102.42 (5.97).083.003** **: p < 0.01 Table 5. Mean hardness value and statistics of the lower surface according to ways of variable light intensity (DenFil) Mean(S.D.) groups(code) unit: kg/mm 2 Control Soft-start group Ramping group Control 98.14 (2.99) Soft-start group 90.56 (5.66).001** Ramping group 94.74 (6.31).263.003** **: p < 0.01 하면의경우, DenFil 은 50 mw/cm 2 의초기광도로 2 단계중합시킨 50(10), 50(20), 50(30) 군들을제외한군들이높은경도를보인반면, Esthet X 는대조군과 100, 200 mw/cm 2 의초기광도로각기 10 초간중합한 100(10), 200(10) 군들과각기 5 단계로나누어중합시킨 100(step), 200(step) 군들이높은미세경도를보였다. 한편, 광도를증가시킨단계의수, 즉 soft-start 방식의 2 단계중합군과 ramping 방식의 5 단계중합군을대조군과비교한결과, DenFil 은상, 하면모두대조군, 5 단계중합군, 2 단계중합군순으로높은미세경도를보였으며대조군과 5 단계중합군은유의한차이를보이지않았으나 ( 상면 ; p=0.083 / 하면 ; p=0.263), 2 단계중합군은대조군 ( 상면 ; p=0.000 / 하면 ; p=0.001) 및 5 단계중합군 ( 상, 하면 ; p=0.003) 과유의한차이를보였다 (Table 4, 5). 139
대한치과보존학회지 :Vol. 28, No. 2, 2003 Table 6. Mean hardness value and statistics of the upper surface according to ways of variable light intensity (Esthet X) Mean(S.D.) groups(code) unit: kg/mm 2 Control Soft-start group Ramping group Control 86.89 (3.55) Soft-start group 74.53 (5.29).000** Ramping group 77.21 (5.21).000**.052 **: p < 0.01 Table 7. Mean hardness value and statistics of the lower surface according to ways of variable light intensity (Esthet X) Mean(S.D.) groups(code) unit: kg/mm 2 Control Soft-start group Ramping group Control 74.79 (5.59) Soft-start group 67.21 (6.82).003** Ramping group 71.67 (5.58).421.006** **: p < 0.01 Esthet X 도상, 하면모두대조군, 5 단계중합군, 2 단계중합군순으로높은미세경도를보였다. 그러나상면에서는대조군이 2 단계 (p=0.000), 및 5 단계중합군 (p=0.000) 에대해유의한차이를보였으나하면에서는대조군과 5 단계중합군간에는유의한차이를보이지않았다 ( 상, 하면 ; p=0.421)(table 6, 7). 2) 압축강도각군의압축강도는표 8 과같으며재료에따른차이를보였다. 전통적혼합형복합레진인 DenFil 에서는초기광도에관계없이 10 초간중합후최대광도로중합시킨 50 (10), 100(10), 200(10) 군들과 5 단계로중합시킨 50 (step), 100(step), 200(step) 군들및 200 mw/cm 2 의초기광도로 20 초간중합시킨 200(20) 군이대조군인 600 mw/cm 2 의광도로 40 초간고정중합시킨 600(40) 군에비해유의한차이없이높은압축강도를보였다. 반면미세입자함유형복합레진인 Esthet X 는 100, 200 mw/cm 2 의초기광도로시작하여 5 단계로중합한 100 (step), 200(step) 군들과 50 mw/cm 2 의초기광도로 10 초및 20 초간중합한 50(10), 50(20) 군들만이대조군에비해유의한차이없이높은압축강도를보였다. 한편, 광도를증가시킨단계의수, 즉 soft-start 방식의 2 단계중합군과 ramping 방식의 5 단계중합군을대조군과비교한결과, DenFil 과 Esthet X 모두, 5 단계중합군, 대 Table 8. Maximum compressive strength (kg/mm 2 ) Initial light Maximum strength intensity groups DenFil Esthet X (mw/cm 2 ) (Code) 50(10) 29.97 (3.53) 29.92 (4.08) 50 50(20) 26.33 (5.55) 31.18 (5.36) 50(30) 28.52 (2.89) 18.81 (4.84) 50(step) 31.96 (5.90) 21.88 (3.65) 100(10) 31.15 (4.15) 24.96 (4.78) 100 100(20) 26.18 (4.67) 19.45 (2.73) 100(30) 26.59 (3.37) 20.70 (4.94) 100(step) 35.50 (2.74) 29.06 (2.56) 200(10) 31.31 (4.02) 25.10 (1.98) 200 200(20) 31.74 (4.58) 24.26 (2.12) 200(30) 27.85 (5.67) 24.10 (3.77) 200(step) 29.90 (2.55) 31.06 (4.09) 600 600(40) 29.63 (4.74) 26.66 (3.75) 조군, 2 단계중합군의순서로높은압축강도를보였으며 5 단계중합군이 2 단계중합군에비해유의성있게 (DenFil; p=0.002 / Esthet X; p=0.030) 우수한결과를보였다 (Table 9, 10). 140
Table 9. Mean maximum compressive strength and statistics of DenFil according to ways of variable light intensity (unit: kgf/mm 2 ) No. of groups(code) specimens Mean(S.D.) Control Soft-start group Ramping group Control 10 29.63 (4.74) Soft-start group 90 28.85 (4.68).882 Ramping group 30 32.45 (4.55).254.002** **: p < 0.01 Table 10. Mean maximum compressive strength and statistics of Esthet X according to ways of variable light intensity (unit: kgf/mm 2 ) No. of groups(code) specimens Mean(S.D.) Control Soft-start group Ramping group Control 10 26.66 (3.75) Soft-start group 90 24.28 (5.59).418 Ramping group 30 27.33 (5.24).944.030* *: p < 0.05 Table 11. Mean degree of dye penetration No. of groups(code) Margin specimens Mean (S.D.) 100(10) Occlusal 10 0.00 (0.00) Gingival 10 1.90 (0.57) 100(step) Occlusal 10 0.00 (0.00) Gingival 10 2.50 (0.53) 200(10) Occlusal 10 0.00 (0.00) Gingival 10 2.10 (0.74) 200(step) Occlusal 10 0.10 (0.32) Gingival 10 2.90 (0.32) 600(40) Occlusal 10 0.00 (0.00) Gingival 10 2.70 (0.67) Table 12. Mean ranks of degree of dye penetration (Kruskal-Wallis test) groups No. of Mean Ranks (Code) specimens 100(10) 10 14.85 100(step) 10 26.25 200(10) 10 19.35 * 200(step) 10 35.25 600(40) 10 31.80 * : p < 0.05 3) 변연누출도 Esthet X 의미세경도및압축강도측정결과, 대조군과차이를보이지않는실험군들, 즉 2 단계중합군인 100 (10), 200(10) 군과 5 단계중합군인 100(step), 200 (step) 군들을대상으로변연누출도를측정하였다. 연구결과, 거의모든실험군에서교합면변연부에는색소침투가없었으나치은측변연부에서는정도는다르지만모 두침투된양상을보였다 (Table 11). 100 mw/cm 2 의저광도에서 10 초간중합을시작하여최대광도로맺는 100(10) 군이다른군들에비해가장적은색소침투를보였으며, 100(10) 군과 200(step) 군간을 (p=0.011) 제외한모든군사이에통계적으로유의한차이는없었다 (Table 12). 또한광도를증가시킨단계의수, 즉 2 단계중합군과 5 단 141
대한치과보존학회지 :Vol. 28, No. 2, 2003 Table 13. Mean degree of dye penetration and ranks at gingival margin according to ways of variable light intensity groups Mean (S.D.) Mean Ranks (Code) Control 2.70 (0.67) 30.75 * Soft-start group 2.00 (0.65) 17.10 Ramping group 2.70 (0.47) 31.80 ** * :p < 0.05 ** : p < 0.01 Table 14. Maximum gap (unit: μm) No. of Margin groups(code) specimens Mean (S.D.) 100(10) Gingival 10 14.23 (14.12) 100(step) Gingival 10 27.88 (30.20) 200(10) Gingival 10 7.24 (6.94) 200(step) Gingival 10 15.70 (19.07) 600(40) Gingival 10 16.90 (8.72) Table 15. Mean maximum gap at gingival margin according to ways of variable light intensity (unit: μm) groups No. of (Code) specimens Mean (S.D.) Control 10 16.89 (8.72) Soft-start group 20 10.73 (11.41) Ramping group 20 21.79 (25.36) 계중합군의치은변연미세누출도를대조군과비교한결과, 2 단계중합군이대조군 (p=0.014) 과 5 단계중합군 (p=0.002) 에비해유의하게적은미세누출을보였다 (Table 13). 주사전자현미경상을통한치은변연의최대틈새 (μm) 측정결과는 Table 14 와같다. ANOVA 검정결과각군간유의한차이는없었지만 (p=0.160), 200 mw/cm 2 의초기광도로 10 초간중합시킨 200(10) 군이가장작은틈새를보였다. 한편, 광도를증가시킨단계의수, 즉 2 단계중합군과 5 단계중합군의치은변연최대틈새를대조군과비교한결과, 2 단계중합군이대조군 (p=0.681) 과 5 단계중합군 (p=0.166) 에비해작은틈새를보였지만유의한차이는없었다 (Table 15). 색소침투도와주사전자현미경을통한최대틈새측정치간의상관관계는비모수상관법인 Spearman's rho test 를시행한결과관련성이매우적었다 (r 2 =0.203; p=0.157). Ⅳ. 총괄및고안 다양한임상에서복합레진이수복재로널리사용되고있는것은증진된우수한물성과더불어취급의간편성때문이다. 그러나충분한내구성을지닌복합레진수복물을얻기위해서는적절한중합이이루어져야한다. 복합레진의이상적인중합도와최소의중합수축을함께얻는것은단량체의전환률이커질수록중합수축이커진다 는점에서볼때모순이지만, 이상적인수복재로서당연히추구되어야할사항들인것이다. 이에수복재의물성을저하시키지않는범위내에서중합수축을줄여변연누출도를극소화시키려는다양한중합법들이소개되고있다. 이중가변광도중합법은강한기계적물성을갖게되는경화시점 (gel point) 을늦춰줌으로써중합수축을일부해소할수있는레진의흐름성 (flow) 을어느정도지속시켜주며, 치질과수복물의계면에생기는응력을줄임으로써변연적합도를향상시키고자하는방법이다. 본연구에서기계적물성 ( 미세경도, 압축강도 ) 을평가한결과, 복합레진종류에따라차이가있긴하지만, 복합레진의상 / 하면에서다양한조건의가변광도중합법이통법의중합법인대조군과유의한차이가없는결과를보였다. 즉, 전통적혼합형레진인 DenFil 에서는초기광도가 100, 200 mw/cm 2 에서는광도증가방법에관계없이대조군과유사하였지만, 50 mw/cm 2 에서는 5 단계중합법만이유의한차이가없는기계적물성을보였다. 이에반해, 미세입자함유혼합형레진인 Esthet X 는각기초기광도를 100, 200 mw/cm 2 로하고중합시간을 10 초로한 2 단계의 softstart 방식과 5 단계의 ramping 방식으로중합한군들만이대조군과유의한차이가없는기계적물성을보였다. 이는광도조건에따라가변광도중합법으로도통법의중합법과비슷한기계적물성을얻을수있다는것으로, 표면경도의차이가없다는 Koran 과 Kurschner 18) 의연구결과와유사하다. 저광도로만중합하면복합레진의물리적, 기계적물성이떨어진다는사실은여러문헌에서입증된바있지만 8,11,14,15), 가변광도중합법에서초기광도를너무낮게 ( 예 : 50 mw/cm 2 ) 시작하면어떠할것인가? 에대한논의는없었다. 많은연구에서사용된초기광도는최대광도의 12.5% 25), 18.2% 26), 18.75% 21), 25% 8), 26.7% 3), 30% 27), 33% 20), 34% 28), 45% 29) 였다. 본연구에서는, 비록중합뒷부분에최대 (100%) 광도로중합을하더라도초기광도가 50 mw/cm 2 ( 최대광도의 8.3%) 로너무낮으면필요한기계적물성을얻을수없었다. 이에가변광도중합법이라할 142
지라도, 초기광도를최소한 100 mw/cm 2 이상에서시작해야함을알수있다. 한편, soft-start 중합법이나 ramping 중합법에따른기계적물성차이는광도증가단계에따른분석을통해알수있다. 즉, 미세경도의경우두가지복합레진모두상 / 하면에서대조군이가장높았으며 ramping 방식인 5단계중합군, soft-start 방식인 2단계중합군의순서를보였다. 또한 5단계중합군과대조군의물성은유의한차이가없는반면, 2단계중합군은대조군 ( 상면 ; p=0.000 / 하면 ; p=0.001) 및 5단계중합군 ( 상, 하면 ; p=0.003) 과유의하게적은물성을보였다. 이와는달리, 압축강도의경우, 두가지복합레진모두 5단계중합군이가장우수하였으며, 대조군, 2단계중합군의순서를보였다. 또한 5단계중합군과대조군이 2단계중합군에비해통계적으로유의하게 (DenFil; p=0.002 / Esthet X; p=0.030) 우수한물성을보였으며, 기계적물성에서는통법의중합법과 ramping 중합법이 soft-start 중합법에비해우수하다. 이러한기계적물성과는달리변연적합도측면에서는가변광도중합법이통법의중합법에비해우수하다는연구결과가많이보고된바있다 5,16,17). 변연적합도연구는통법의중합법에대해기계적물성차이가없는중합조건만이임상적의의가있기때문에, Esthet X의기계적물성이대조군과유의한차이가없는조건인실험군들만을대상으로하였다. 즉각기초기광도를 100, 200 mw/cm 2 로10초간중합한후나머지시간을최대광도로중합하는 2단계 softstart 방식의 100(10), 200(10) 군과 ramping 방식의 5단계중합군인 100(step), 200(step) 군들을대상으로색소침투도와주사전자현미경검경을통한최대틈새를평가하였다. 변연누출도측정결과, 색소침투도는대조군이 31.80, ramping 방식의 100(step) 군이 26.25, 200(step) 군이 35.25, 그리고 soft-start 방식인 100(10) 군이 14.85, 200(10) 군이 19.35를보였으며 100 mw/cm 2 로10초간중합을시작한 100(10) 군이가장적어, 200 mw/cm 2 로5 단계로중합시킨 200(step) 군과유의한차이를보였다 (p=0.011). 그러나나머지군사이에는유의한차이가없었다. 최대틈새측정에서는대조군이 16.90 μm, ramping 방식의 100(step) 군이 27.88 μm, 200(step) 군이 15.70 μm, soft-start 방식인 100(10) 군이 14.23 μm, 200(10) 군이 7.24 μm 을보여각군간유의한차이는없었지만, 200 mw/cm 2 로 10초간중합을시작한 200(10) 군이가장적은틈새를보였다. 한편, soft-start 중합법과 ramping 중합법의변연적합도차이는광도증가단계에따른분석을통해확인하였다. 색소침투도에서는평균순위가 17.10인 soft-start 중합군이 평균순위 31.80 인대조군 (p=0.014) 및 30.75 인 ramping 중합군 (p=0.002) 에비해유의하게적은침투를보였고, 최대틈새에서는 soft-start 중합군이 10.73 μm 으로대조군 16.89 μm, ramping 중합군 21.79 μm 에비해유의한차이없이우수한결과를보였다. 이는 Yoshikawa 등 29), Obici 등 27) 의연구결과와유사하다. Yoshikawa 등 29) 은초기저광도 (270 mw/cm 2 ) 로 10 초간중합한다음나머지 50 초간최대광도 (600 mw/cm 2 ) 로중합시킨 soft-start 방식이가장우수한변연적합도와가장적은중합수축응력을보였으며전통적중합법인 600 mw/cm 2 로 60 초간중합한방식이가장불량한결과를초래하였다고보고한바있다. Obici 등 27) 은주사전자현미경검경을통한중합수축에의해형성된틈새의평균크기를판별한결과, soft start 방식이 13.26 μm 으로연속적인중합 (15.88 μm) 방식에비해적었음을보고한바있다. 이같은본연구결과는 2 단계중합법인 soft-start 방식이통법의중합법과 5 단계 ramping 중합법에비해변연누출도에서유리하다는것을의미한다. 변연누출도를검사할때, 실험의객관성을입증하고방법들간의상호연관성을찾고자색소침투도와주사전자현미경을이용한최대틈새를측정한결과, 두가지방법간의상관성이매우낮게나왔는데 (p=0.157), 이는최대틈새측정만으로는색소침투도를추론할수없다는것을의미하며, 방법간의상관성을높이기위해서는최대틈새보다는변연부전반에걸친이개현상등을측정하는방법이더욱효과적일것이라고사료된다. 현행사용되고있는모든복합레진은높은기계적물성을얻으려면더욱많은단량체가중합되어야하지만이에따라수축응력이커지게되므로서로대치되는현상이라할수있다. 이에수복물의내구성을증진시키기위해서는 Silikas 등 3) 의주장처럼실제임상에서요구되는물성과변연적합도를절충할수있어야하며이에대한더욱많은연구가있어야할것으로사료된다. Ⅴ. 결론 본연구에서는총중합시간을 40 초로하고, 저광도 (50, 100, 200 mw/cm 2 ) 에서중합을시작하여최대광도인 600 mw/cm 2 로마무리하되, 2 단계로광도를증가시키는 soft-start 중합방식과동일비율로 5 단계에걸쳐점증시키는 ramping 방식으로중합한다음, 복합레진의미세경도와압축강도를측정함으로써, 물성을저하시키지않는최소조건의가변광도중합법을판별한다음, 이러한조건들에서의변연누출도 ( 색소침투도와주사전자현미경을통한최대틈새측정 ) 를비교, 평가하여가변광도중합법이통법의중합법에비해우수한지의여부와 soft-start 및 ramping 방식 143
대한치과보존학회지 :Vol. 28, No. 2, 2003 중어느것이더유리한지를비교하여다음과같은결론을얻었다. 1. 다양한조건의가변광도중합법이통법의중합법인대조군과유의한차이가없는상 / 하면의기계적물성 ( 미세경도, 압축강도 ) 을보였지만, 초기광도를 50 mw/cm 2 로너무낮게중합을시작한조건에서는낮은물성을보였다. 2. 광도증가단계에따른기계적물성은미세경도의경우, 두가지복합레진모두상 / 하면에서대조군이가장높았으며 5 단계 ramping 중합군, 2 단계 soft-start 중합군의순서를보였지만, 압축강도에서는두가지복합레진모두 5 단계 ramping 중합군이가장우수하였으며, 대조군, 2 단계 soft-start 중합군의순서를보였다. 이와같이기계적물성에서는통법의중합법과 ramping 중합법이 soft-start 중합법에비해우수하였다. 3. 색소침투도는 100 mw/cm 2 로 10 초간중합을시작한 2 단계 soft-start 중합군이가장적어, 200 mw/cm 2 의 5 단계 ramping 중합군과유의한차이를보였다 (p=0.011). 그러나나머지군간에는유의한차이가없었다. 최대틈새는각군간유의한차이는없었지만, 200 mw/cm 2 로 10 초간중합을시작한 2 단계 softstart 중합군이가장적은틈새를보였다. 4. 광도증가단계에따른변연누출도는, 색소침투에서는 2 단계 soft-start 중합군이대조군 (p=0.014) 및 5 단계 ramping 중합군 (p=0.002) 에비해유의하게적은침투를보였으나, 최대틈새에서는유의차없이대조군및 5 단계 ramping 중합군에비해우수한결과를보였다. 5. 색소침투도측정법과최대틈새측정법간에는상관관계가매우적었다 (p=0.157). 이상의연구결과를토대로추론해보면, 기계적물성에서는 5 단계중합법인 ramping 방식이대조군에비해유사하거나우수하였으나, 변연누출도에서는 2 단계중합법인 soft-start 방식이더우수하였다. 이는우수한기계적물성과변연누출도를함께얻기가어렵다는기존개념에부합되는것으로, 향후두가지측면의장점을공유할수있는중합조건을찾거나새로운개념의중합을통해이러한문제점들을해소할수있는방안을찾아야할것으로사료된다. 참고문헌 1. Buonocore MG: A simple method of increasing the adhesion of acrylic materials to enamel surfaces. J Dent Res 34:849-853, 1955. 2. Harrington E, Wilson HJ and Shortall AC: Light-activated restorative materials: a method of determining effective radiation times. J Oral Rehabil 23(3):210-218, 1996. 3. Silikas N, Eliades G and Watts DC: Light intensity effects on resin-composite degree of conversion and shrinkage strain. Dent Mater 16(4):292-296, 2000. 4. Sakaguchi RL, Sasik CT, Bunczak MA and Douglas WH: Strain gauge method for measuring polymerization contraction of composite restoratives. J Dent 19(5):312-326, 1991. 5. Mehl A, Hickel R and Kunzelmann KH: Physical properties and gap formation of light-cured composites with and without 'soft-start polymerization'. J Dent Res 25(3-4):321-330, 1997. 6. Goracci G, Mori G and Casa de'martinis L. Curing light intensity and marginal leakage of resin composite restorations. Quint Int 27:355-362, 1996. 7. Suh BI, Cripe CA and Yin R: Light intensity and exposure time effects on light cured composites, J Dent Res 77:Special issue B:Abst. No. #73, 1998. 8. Dennison JB, Yaman P, Seir R and Hamilton JC: Effect of variable light intensity on composite shrinkage. J Pros Dent 84(5):499-505, 2000. 9. Fan PL, Wozniak WT, Reyes WD and Stanford JW: Irradiance of visible light-curing units and voltage variation effects. J Am Dent Assoc 115(3):442-445, 1987. 10. Feilzer AJ, Dooren LH, de Gee AJ and Davidson CL: Influence of light intensity on polymerization shrinkage and integrity of restorative-cavity interface. Eur J Oral Sci 103(5):322-326, 1995. 11. Unterbrink GL and Muessner R: Influence of light intensity on two restorative systems. J Dent 23(3): 183-189, 1995. 12. Peutzfeldt A, Sahafi A and Asmussen E: Characterization of resin composites polymerized with plasma arc curing units. Dent Mater 16(5):330-336, 2000. 13. Stritikus J and Owens B: An in vitro study of microleakage of occlusal composite restorations polymerized by a conventional curing light and a PAC curing light. J Clin Pediatr Dent 24(3):221-227, 2000. 14. Park SM and Shin DH: Microhardness and microleakage of composite resin according to the change of curing light intensity. J Korean Academy of Conserv Dent 26(5):363-371, 2001. 15. Yap AU and Seneviratne C: Influence of light energy density on effectiveness of composite cure. Oper Dent 26(6):460-466, 2001. 16. Uno S and Asmussen E: Marginal adaptation of a restorative resin polymerized at reduced rate. Scand J of Dent Res 99:440-444, 1991. 17. Burgess JO, DeGoes M, Walker R and Ripps AH: An evaluation of four light-curing units comparing soft and hard curing. Pract Periodontics Aesthet Dent 11(1): 125-133, 1999. 18. Koran P and Kurschner R: Effect of sequential versus continuous irradiation of a light-cured resin composite on shrinkage, viscosity, adhesion, and degree of polymerization. Am J Dent 11(1):17-22, 1998. 19. Yap AU, Ng SC and Siow KS: Soft-start polymerization: influence on effectiveness of cure and post-gel shrinkage. Oper Dent 26(3):260-266, 2001. 20. Yap AU, Soh MS and Siow KS: POst-gel shrinkage with pulse activation and soft-start polymerization. Oper Dent 27(1):81-87, 2002. 21. Friedl KH, Schmalz G, Hiller KA and Markl A: Marginal adaption of Class V restorations with and 144
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