대한치과보철학회지 :Vol. 39, No. 5, 2001 섬유강화형복합레진브릿지의파절강도및변연적합도에관한연구 고려대학교의과대학치의학교실, 경희대학교치과대학치과재료학교실 * 최호근 신상완 임호남 * 서규원 Ⅰ. 서론과거의치과수복물은주로저작기능을위주로금속을사용해왔다. 외모

대한치과보철학회지 :Vol. 39, No. 5, 2001 섬유강화형복합레진브릿지의파절강도및변연적합도에관한연구 고려대학교의과대학치의학교실, 경희대학교치과대학치과재료학교실 * 최호근 신상완 임호남 * 서규원 Ⅰ. 서론과거의치과수복물은주로저작기능을위주로금속을사용해왔다. 외모와심미성에대한관심이증가됨에따라심미적인수복재인도재와레진은낮은파절강도등의물리적취약성이있어금속과결합된상태로도재금관이나레진금관의형태로사용되고있다. 그러나도재금관은대합되는자연치를마모시키며, 내부금속과의용융점및열팽창계수차이등의제한이있으며 1,2) 빛의투과를차단하여자연치아와같은 3차원적인색조를재현할수없는단점이있다. 3) 레진금관은심미적이고자연치아와유사한마모도를가지는생체적합한수복재이나, 4,5) 금속과의낮은결합력과마모저항도가낮고하부금속구조에의한빛의차단으로인해인접자연치아와다른색조를나타나게되어심미적으로만족스런결과를얻지못하는문제점을갖고있다. 6) 이러한문제를해결하기위해금속을사용하지않으면서자연치아와유사한특성을가지고있으며충분한강도를갖는전부도재관과전부레진관이개발되어임상에사용되고있다. 그러나다수의전부도재관은구강내에서여러하중조건에견딜수있는충분한강도를갖지못하여제한된범위내에서사용되어지고있다. 최근 In-Ceram, IPS-Empress등도재의제작과정중이나또는기능중에발생하는미세결함의성장에의해쉽게파절될수있는단점을보완하여균열 전파에저항하는물성을갖으며심미성이좋은도재관이개발되어사용되고있다. 7) 이중에서 Sadoun 8) 에의해개발된 In-Ceram은코어 (core) 에유리를침투시켜알루미나입자사이에기공을채워강도를현저히증가시키어높은파절저항성을갖으며변연적합성, 심미성등이다른전부도재관에비해우수하여전치부및일부구치에서도사용이가능하게되었다. 9,10) 레진전부관은 1990년대이후강화형간접복합레진의개발과더불어섬유강화법의도입으로개발되었다. 레진은 1980년대이르러새로운간접복합레진의개발로치료술식에매우큰변화가있게되었다. Mormann과 Taudi 11,12) 는레진을간접법의 inlay, onlay에사용하여구치부수복에보다나은교합면형태나변연부의정확도를높였다. 그러나강도의탄성률이낮고, 마모도가크며, 높은수분흡수율에의한색조변화로많은실패를보였다. 최근에개발된강화형간접복합레진 (reinforced indirect composite resin) 은도재와복합레진의성분을조합하여물성과심미성을개선시킨재료로 2세대레진으로분류할수있다. 이러한강화형간접복합레진은무기질충전재의크기, 형태, 구성등의상당한개선으로충전재의양을높여열팽창과중합수축은감소되었고높은강도를보이고자연치아와유사한마모도를갖으며생체친화성이있으며, 색조안정성및심미성이우수하여 inlay, onlay, laminate veneer, 금속 veneering, 임플란트보철등에사용되고있다. 13-17) 526

1960년대초부터섬유강화법이간간이문헌에언급되었고, 1980년대후반부터섬유강화형복합레진 (fiber reinforced composite, FRC) 이개발되었다. Davis 18) 는 FRC를이용한구조물 (framework) 이밀도에비해강도가높아기존의금속주조구조물과강도가비슷하다고하였으며, 이러한높은강도로인해단일치아상실시금속보철물에대한새로운대치물로시도가가능케되었다. 일반적으로파절저항은치아삭제를통한치질의적당한지지, 적절한환자의선택, 재료의강도, 가압방향, 접착제의종류등에의해영향을받는다. 수복물은구강내에서압축, 인장, 전단응력의복합된응력상태에놓이게된다. 수복물의파절저항을측정하기위해편의상압축강도를사용하고있다. 그러나 McLean 19) 은미세균열의전파가피로현상에의해발생된다고하였고도재의파절은인장응력을받는결합부에서균열전파에의해일어나므로굴곡시험에의한강도측정이많이이용되어진다하였다. 변연적합성이낮은수복물에서는치아우식증과치주병의발생가능성이높고변연의노출은지각과민증을유발시키며치태의축척을용이하게하여보철물의수명을짧게만든다. 1996년조등 20) 과 1998년문등 21) 은 In-Ceram 등전부도재관의변연적합도에관한연구에서우수한변연적합도를나타낸다고발표하였다. 그러나구치부에서 In-Ceram 브릿지의임상적적용을위한파절강도에관한연구나변연적합도에대한연구는거의없으며, FRC를이용한구치부에서의전부레진관의임상적적용을위한파절강도및변연적합도에대한연구는아직발표된바없다. 본실험은섬유강화법을이용한전부레진관브릿지의구치부에서의임상적적용의가능성을평가하 기위하여하악제1대구치를결손치아로하여모형을만들고제2소구치와대구치를연결하는브릿지시편을제작하여파절강도실험및변연적합도를측정을통해 Targis/Vectris, Sculpture-Fibrekor를이용한전부레진관브릿지와 In-Ceram 브릿지와비교연구한결과다소의지견을얻었기에보고하는바이다. Ⅱ. 실험재료및방법 1. 실험재료 1) 전부레진관및전부도재관브릿지본실험에서섬유강화형레진전부관브릿지의시편제작을위해국내에소개된 Targis & Vectris (Ivoclar Co. Schaan, Liechtenstein) 와 Sculpture/Fibrekor (Jeneric Pentron Co. Wallingford, U.S.A.) 를사용하였으며이의대조군으로사용한전부도재관브릿지는 In-Ceram (Vita Co. Zahnfabrik. Bad Säckingen Germany) 을사용하였다 (Table Ⅰ). 2) 접착용시멘트시편을접착하는복합레진시멘트는 Panavia21 (Kuraray Co. Ltd., Osaka, Japan) 을사용하였다. 2. 실험방법 1) 파절강도측정실험 1 주모형제작하악제1대구치가결손된상태에서제2 대구치와 Table Ⅰ. Materials. Materials Brand Name Manufacturer FRC Resin Sculpture/ Fibrekor Jeneric Pentron Co. Wallingford, U.S.A. Targis & Vectris Ivoclar Co. Schaan Liechtenstein High strength ceramic Vita In-Ceram Vita Zahnfabrik. Bad Säckingen Germany FRC : Fiber Reinforced Composite 527

Fig. 1. Dimensions of master die(mm) 제2 소구치를연결하는균일화된시편을만들기위해단순한모형으로금속모형을제작하였다. 측면경사 4, 변연부 1.0mm로하여일반적으로전부레진관이나전부도재관에서많이사용되고제조회사에서권장하는지대치변연형태인내면에각을없앤 rounded shoulder로변연을형성하였다. 컴퓨터선반으로금속모형을각재료당 8개씩 24개의모형을제작하였으며, 예리한선각은응력집중을일으키므로러버휠로둥글게마무리하고 50μ의산화알루미늄으로처리하였다 (Fig. 1). 파절강도를평가하기위한 FRC 레진브릿지시편은금속모형에서개별적인기공과정을통해직접제작하였다. 2 시편 ( 전부레진관과전부도재관브릿지의 ) 제작 ⅰ) Targis/Vectris 브릿지제작모형분리제를도포하고첫번째 Vectris Pontic을지대치사이보다길게하여위치시키고, 두번째 Vectris Pontic을지대치교합면을충분히덮도록겹쳐위치시킨후 Vectris VSI에서중합한다음텅스텐카바이드바로다듬었다. Wetting agent를지대치에도포후 Vectris Pontic을 Vectris Glue를조금바르고잘눌러고정한다음 Vectris Frame을 Vectris Pontic 위에위치시키고얇은비닐막 (transperant foil) 을덮고 Vectris VSI에서 P1 상태로중합하였다. Vectris frame을다듬고 Targis 분리제를지대치에 2회도포하고건조시킨후 Targis를 Base Dentin Incisal의순서로적층법으로제작하였다. ⅱ) Sculpture/Fibrekor 브릿지제작. 모형분리제 (Zip Sep universal seperator) 를 2 3 회바르고마르기전에 die-spacer를바른후 5분간건조시켰다. Fibrekor를적당한길이로잘라양끝을지대치에놓고단단히누르고당겨조인후 1분간중합하여묶었다. 다른 fiber를협설쪽으로기존의구조물에부가하여결합시켰다. 브릿지구조물의교합면에부가적인 Fibrekor를깔고 1분간광중합시켜브릿지구조물을완성후 10분간광중합하고 105 에서 15분간열중합시켰다. ⅲ) In-Ceram 브릿지제작금속모형에모형분리제를 2회바르고실리콘인상재로인상을채득하고경석고모형 (In-Ceram Special Plaster, Vita Zahnfabrik) 을제작하였다. 산화알루미늄분말 38g에액5ml를초음파진동기구로혼합하여액상으로만들어경석고모형위에축조하여알루미나코어를만든후 In-Ceram 소환로에넣어소결시킨다음다이아몬드디스크로코핑의두께를 0.5mm 조절하였다. In-Ceram glass 분말을증류수와섞어코핑에도포한뒤 In-Ceram 소환로에넣어 1,108 까지급격히올린후 4시간계류시켜완성하였다. 잉여 In-Ceram glass는샌드블라스팅하여제거하였으며, 완성된코어에 Vita Omega (Vitadur alpha. Vita Zahnfabrik) 를축성하여제작하였다. 3 섬유강화형전부레진관전부도재관의검사. 균일화된시편제작을위해각모형의 20여군데를측정조정하였다. 변연부 1.0mm, 측면부 1.5mm, 교합면평균 2.0mm로하였으며, 각시편의가공치연결부의크기를 4 3.5mm로측정조정하였다 (Fig. 2). 동시에삽입시저항감이있는도재관은내면을선택적으로삭제하여과도한힘이가해지지않도록조정하였다. 4접착각시편의내면에실란을도포하고복합레진시멘트의 ED primer A. B. 를혼합하여내면에바르고시멘트를 10초간균일하게혼합하여내면에바른후손가락으로눌러접합시키고 15kg의지속적하중을주었다. 하중이한곳에편중될경우치관의경사가생기게됨으로이를줄이기위해바닥면에왁스를 528

Fig. 2. Dimension of bridge(mm) 6 파절양상의관찰각시편의파절강도를측정한후광학현미경 (stereoscope, Dong-Won Microscope Co. Korea) 을이용하여파절양상을관찰하였고대표적인파절면양상을보이는시편을주사전자현미경 (S-2300. Hitachi Co. Japan) 을이용하여관찰하였다. 2) 변연적합도실험 Fig. 3. Measuring points 1 실험재료및접착도시멘트 : 파절실험과동일 깔고접착하였다. 본실험에서사용한 Panavia 21 (Kuraray Co., Ltd., Osaka Japan) 은자가중합레진시멘트로구강내에서 4분내 (35 ) 에완전경화됨으로 5분간지속적하중을가했다. 변연의여분의시멘트는완전히제거하였다. 2 모형제작 : 파절강도실험의금속모형을실리콘인상재로인상을채득하고경석고를주입하여모형을제작하였다. 3 시편제작, 접착 : 파절강도실험과동일 5 파절강도의측정각시편을상온의증류수에 24시간동안위치시킨후가공치의중앙부에수직으로하중이가해지도록하여만능강도시험기 (Instron 4462, Instron Co., Conton, U.S.A.) 로측정하였다. 이때의하중속도는 1mm/min으로하였으며, 하중은 300kg으로하여측정하였다. 각시편의측정치의평균값과표준편차를산출하고 One-Way ANOVA와 Duncan s multiple range test로검증하였다. 4 시편의측정 : 시멘트로접착한시편을경석고에포매시킨다음경화후다이아몬드톱을이용하여브릿지의중앙부를근원심으로잘랐다. 이를광학현미경 (stereoscope, Dong-Won Microscope Co. Korea) 을이용하여각브릿지당미리정한 6부위를측정하여부위별, 재료별변연간격의평균값과편차값을산출하여 2-Way ANOVA test와 Duncan s multiple range test로검증하였다 (Fig. 3). 529

Ⅲ. 연구성적 1. 파절강도전부레진관의파절강도는 Targis/Vectris 브릿지가 176.25kg/cm 2 이었고, Sculpture-Fibrekor 브릿지가 120.35kg/cm 2 로가장낮은값을보였다. 전부도재관의파절강도는 In-Ceram 브릿지에서 238.81 kg/cm 2 로가장크게나타났다. (P<0.05)(Table Ⅱ) (Fig. 4). 재료간에유의한차가있었다.(P=0.0004) (Table Ⅲ). 전부레진관간의파절강도는 Targis/Vectris 브릿지가 Sculpture-Fibrekor 브릿지보다통계적으로유의하게높았다.(p<0.05) (Table Ⅳ). Table. Ⅱ. Fracture Strength (kg/cm 2 ) Sculpture/ Targis/ Fibrekor Vectris In-Ceram 1 117 176 224 2 116.9 153 398.5 3 95.9 191 238 4 108 187 259 5 141 141 115 6 111 191 258 7 159 184 165 8 114 187 253 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Sculpture-F Targis/Vectris In-Ceram 평균편차 + 편차- 최고가최저가 Mean 120.35 176.25 238.81 S.D. 20.08 18.93 82.35 Max. 159.1 191 398.5 Min. 95.9 141 115 Fig. 4. Fracture Strength (kg/cm 2 ) S.D. :standard deviation Table. Ⅲ. Results of one-way ANOVA test for fracture strength Source D.F. Sum of Mean of Squares Squares F Ratio F Prob. Between Groups 2 55113.2408 27556.6204 11.5732.0004 Within Groups 21 50002.4088 2381.0671 Total 23 105115.6496 Table. Ⅳ. P-value of multiple range test Sculpture-Fibrekor Targis/Vectris In-Ceram Sculpture-Fibrekor Targis/Vectris 55.9 * In-Ceram 118.46 * 61.56 * * : Significantly different level: 0.05 530

2. 파절양상 Tagis/vectris 브릿지와 Sculpture-Fibrekor 브릿지는가공치연결부및양지대치부에서파절이일어나는양상을보였다. 레진전부관의파절은섬유 160 140 120 100 80 60 40 20 0 AT AS AI BT BS BI CT CS CI DT DS DI ET ES EI FT FS FI Fig. 5. Margin Fitness (μm) Mean SD+ SD- Max Min T:Targis/vectris S:Sculpture-Fibrekor I:In-Ceram A B C D E F:measuring point 와그주위의레진판사이에서일어나기도하며, 주로파절이강화형레진에서일어나는양상을볼수있었으며, 레진판과섬유가분리된형태를볼수있었다. SEM으로관찰결과 FRC 구조물내의균열과섬유가들뜨거나끊어진상을볼수있었으며, 레진판과섬유가분리된형태를볼수있었다. In-Ceram 브릿지에서는하중이가해진곳에서균열이시작되어방사상으로퍼져나가가공치연결부위에서파절이일어나는파절양상을보였다. 3. 변연적합도측정결과 Table 5는각브릿지의측정위치에따른변연적합도의평균과표준편차이다. 부위를무시한부위별전체평균은 Targis/Vectris 브릿지 (60.71μm), sculpture-fibrekor 브릿지 (73.10μm), In-Ceram 브릿지 (83.82μm) 의순으로나타났으며 Targis/Vectris에서 Table Ⅴ. Fitness test (μm) Targis/Vectris Sculpture-Fibrekor In-Ceram Mean A 47.04±18.32 65.38±26.50 72.46±24.07 61.63 B 72.53±18.22 76.92±24.51 108.36±26.13 85.21 C 51.15±17.56 70.97±23.17 67.31±21.85 63.14 D 60.50±16.03 74.68±19.44 80.43±27.99 71.97 E 66.68±15.92 80.29±21.93 108.65±24.63 85.94 F 66.35±16.35 70.38±26.28 65.42±12.57 67.38 Mean 60.71 73.10 83.82 Table Ⅵ. Results of two-way ANOVA test for margin fitness Source of Variation D.F. Sum of Mean Signif F Squares Square of F Main Effects 7 53255.405 7607.915 16.243.000 Material 2 25689.911 2844.955 27.425.000 Site 5 27565.495 5513.099 11.771.000 2-Way Interactions 10 13944.158 1394.416 2.977.001 Material Site 10 13944.158 1394.416 2.977.001 Between Groups 17 67199.563 3952.915 8.440.000 Within Groups 270 126459.619 468.369 Total 287 193659.183 674.771 531

간접복합레진이라하며 Dentacolor (Kulzer), SR Isosit N (Ivoclar), Visio-Gem (ESPE) 등의재료가있다. 미세입자충전복합레진 (microfilled composite resin) 은무기질충전재의함량이낮고노출레진의함량이높기때문에낮은굴곡강도 (60 80MPa), 탄성률 (2000 3500MPa), 마모저항성과수분흡수및치태침착등에의한색조변화로임상적으로다수의실패를보였다. 12) 1990년대이후무기질의함량을증가시키고도재와복합레진의성분을조합하여강화된물성과심미성을지닌생체적합한강화형간접복합레진이개발되어제2세대레진으로분류되어진다. 26,27) 일명 Polyglass 또는 ceramic polymer(ceromer) 라고불리는강화형간접복합레진은 1세대레진에비해무기질충전재의형태가길어졌으며, 입자의크기도 1 5μm 로커졌으며, 충전재의구성성분이 1세대레진에서는 silica 였으나 2세대레진은 silica barium glass와 ceramic으로구성되었다. 또한무기질충전재의함량을용적비로 30% 에서 70% 대로증가시켰다. 굴곡강도는 120 160MPa로 1세대레진의 60MPa보다강화되어전부도재관인 Dicor (Dentsply, Milford, Delaware; 130MPa) 와유사한값을보이게되었다. 강화형간접복합레진은중합수축이최소화되고, 금속의종류와상관없이결합되며, 자연치아와유사한마모도를가지며 28,29), 생체친화성이있으며, 구강내에서수리가용이한장점이있고색조안정성과양호한심미성을보여차후에금속-도재, 금속-레진수복물을대체할수있을것으로예상되어진다개발된재료는 Artglass (Kulzer Co., Germany), Conquest (Jeneric Pentron, Wallingford, Connecticut, U.S.A.) Columbus (Cendres and Metaux, Paris, France), Targis (Ivoclar-Vivadent, Amherst, New York, U.S.A.) Belleglass HP (Belle de Saint Clair Herr, Orange, California, U.S.A.) 등이있다. 11) 강화형간접복합레진의물리적성질에대하여 Karmaker 26) 는 Sculpture의압축강도가 447MPa, 굴곡강도 140MPa라고하였으며, Ziesche 27) 는 Artglass 파절강도가 1.9MPa/, 굴곡강도 120MPa이며, Touati 12) 는 Targis의굴곡강도가 160MPa이라고언급하였으나제조회사에의한기록에만의존하고있는실정이고아직객관적인연구는되어지고있지 않다. 본실험에앞서새로개발되어진강화형간접복합레진의물리적성질을연구하기위하여최근임상에사용되고있는 Artglass, Targis, Sculpture 3 종의재료를시편에의한굴곡강도, 압축강도, 인장강도등실험을시행하였다. 압축강도실험에서 Artglass가 269MPa로가장높았고다음이 Sculpture 로 254.9MPa이었으며 Targis는 140.7MPa의압축강도를보였다. 굴곡강도실험에서는 Targis가 123MPa로가장높은결과를보였으며다음으로 Artglass가 115.6MPa, Sculpture가 88.068MPa의차례로나타났다. 인장강도는 Sculpture가 44.40 MPa로가장높고다음은 Targis로 42.0MPa, Artglass는 30.82MPa의인장강도를보였다. 이와같은실험결과와제조회사의발표된수치와의차이는시편의제작법, 시편의형태및실험방법등에기인된다고생각되어지나그러나거의비슷한결과를보였다. 이러한결과를토대로도재와비교를해보면강화형간접복합레진은압축강도는도재 (350 550MPa) 보다낮으나도재의인장응력 (35MPa) 과굴곡강도 (30 70MPa) 보다우수함을알수있다. 강화형간접복합레진의단독적사용만으로는단일치관이나브릿지로사용이불가능하다. 레진금관역시금속과레진의 loops, wires, bead 등기계적결합방식과 silicoater나 rocatec system의화학적결합방법의시도에도불구하고금속과레진의계면에서생기는결합소실이가장큰문제로남아있으며, 금속으로인해생체적합성이떨어지고, 심미성이결여되어사용이제한되고있다. Wollwage 4) 는레진금관은복잡한제작방법으로인해취약점이생길수있어임상적실패를야기할수있다하였으며, 또한금속과레진의열팽창계수의차이와탄성률의차이로하중이가해지면인장력이계면에서발생하여금속과의결합이실패하는경우가있다고하였다. 레진금관의금속구조물을대치할섬유강화형복합레진 (Fiber-reinforcement composite; FRC) 의연구기록은 1960년대초치과문헌에언급되어졌으나단지섬유를이용한상업적제품이나임상적응용에대한것이었다. 1980년대중반부터 Goldsberg와 Burstone 등은 continuous FRC에대한연구로섬유를레진으로합착 (impregnation) 시켜수복물제작을쉽게할수있도록연구해왔다. 30,31-35) 1992년 Goldsberg 등 30) 은섬유의양호한접착, 결합능력과 532

Table Ⅶ. P-value of multiple range test TF TD TC SF IA TA TB ID SA SD IF TE SC SE SB IC IE IB TF TD TC SF * IA * TA * TB * ID * SA * * SD * * IF * * TE * * SC * * SE * * SB * * * IC * * * IE * * * * * * * * * * * * * * * IB * * * * * * * * * * * * * * * * : Significicantly different level: 0.05 T: Tagis/ Vectris S: Sculpture-Fibrekor I: In-Ceram Site: A B C D E F 가장높은변연적합도를나타내었다. 재료를무시한부위별평균은교합면에서 85.21μm 과 85.94μm 로변연에비해크게나타났고, 구치부원심측이 67.38 μm, 근심측이 71.97μm 이고소구치의변연부의간격은원심측이 63.14μm, 근심측이 61.63μm 으로소구치에비해대구치의적합도가낮았다.(Fig. 5). 각전부도재관및전부레진관브릿지의종류와측정위치가변연적합도에미치는효과와서로간의상호작용이있는지를검사하기위해 ANOVA test를실시한결과변연적합도는재료종류에따른통계적유의성이크게나타났으며 (p<0.001), 부위별로도통계적으로유의한차이를보였다.(p<0.001). Targis/Vectris 브릿지의소구치의근심쪽 (47.04 μm), 소구치원심쪽 (51.15μm), 대구치근심쪽 (60.51μm) 변연이통계적으로유의하게우수한변연적합도를보였고, In-Ceram 브릿지의두교합면 (108.36μm)(108.66μm) 이가장낮은변연적합도를보였다 (p<0.05) (Table Ⅴ Ⅶ). Ⅳ. 고찰강도와심미성이요구되는수복물은금속과도재가결합된형태로사용되어져왔으나내부금속관과비슷한열팽창계수를가져야하고, 도재의융합온도가금속의녹는온도보다낮아야함으로합금의종류가제한되고, 금속구조물에의한빛의차단으로자연감이감소하여심미성이낮아지는단점이있다 2,24). 따라서최근에는금속-도재관의비심미성을극복하며고정성수복물로도사용할수있는전부레진관및전부도재관이개발되었다. 1962년 Roy Bowen 25) 이 BIS-GMA 복합레진을개발한이후, 1980년에이르러새로운간접수복형복합레진이개발되어치료술식에큰변화가생겼다. 이시기에상아질접착제 (Scotchbond; 3M Dental products, St. Paul Minnesota) 가개발되어복합레진을이용한구치부치료가가능케되었다. 이러한복합레진을이용한간접수복법의개발로보다우수한인접면접촉과교합면의형태, 변연부의정확도를이룰수있게되었다. 이시기의레진을제1세대 533

섬유의높은함량이있을때굴곡강도나파절강도가개선된다는것을발표하였으며 splint나 retainer의강화시에사용하여어느정도성공을거두었다고발표하였다. 여러연구기관에서섬유의종류를 polyethylene이나 carbon을사용하여 PMMA레진을강화시키는것에대한연구가지속되어져왔으며 1996년 Vallitu 36) 는 long fiber를이용한 polymethyl methacrylate 의치상레진의강화에대한보고를통해브릿지등다수치아의수복에대한임상적시도를가능케하는데중요한공헌을하였다. FRC의분류는섬유의성분에따라서 carbon, keblar, polyethylene, glass fiber로구분되어지며, 섬유의주행방법에따라한방향으로된것과망사형 (woven), 혼합형으로분류되어진다. 37) FRC 의제품의형태분류는 hand impregnated FRC와 preimpregnated FRC로분류할수있는데 hand impregnated FRC는레진과접착능력이떨어지고부하가섬유에잘전달되지않아 FRC 강도가감소하는단점이있다. 반면 preimpregnated FRC는섬유를레진으로효과적으로접착시켜줌으로섬유의부피를감소조절시킬수있으며, 섬유와레진사이에효과적결합이일어날수있도록한다. 31) 초기의열중합형 FRC 의굴곡강도는 297 426MPa 이었으나합착후 965MPa의굴곡강도를갖게되었다. 32) 그러나열중합 FRC 는물성은좋았으나레진과접착이잘안되고취급하기에불편한단점이있다. 이후광중합후열중합시키는재료로개발된 Vectris의굴곡강도는 700 1300MPa 37) 정도이고 Fibrekor는 800 1070MPa 38) 강도를지니게되었다. Preimpregnated FRC의종류로는 Vectris(Ivoclar Co. Schaan Liechtenstein). Fibrekor(Jeneric/ Pentron, Willingford, Conn. USA), Splint- It(Jeneric/Pentron, Willingford, Conn. USA) 가있으며 Vectris는 unidirectional woven glass형으로 preimpregnated 되어있고, Fibrekor는 unidirectional glass형으로 preimpregnated 되어있다. Splint-It는 unidirectional woven glass형으로 hand impregnated 되어있다. FRC 수복물은심미성이필요한곳이나금속에알레르기가있어금속수복물을사용할수없거나, 대합치의마모가덜되어야하는곳, 기공과정이간단해야하는곳등에사용되며급 만성의치은염이있어수분조절이원활하지못한경우, 변연이치은 열구내로깊게위치하는경우, 이갈이등의이상기능성습관이있거나, 대합치가유약을바르지않은도재이거나, RPD의구조물이존재하는부위에서나알코올을남용하는환자에서는피하는것이좋다. 34,35) FRC 수복물의물리적성질에영향을미치는요인은레진기질 (matrix) 에따라, 섬유의형태에따라, 섬유의굵기, 깊이, 섬유의용적비, 섬유의분포, 섬유의접착능력, 결합제 (coupling agent) 의선택, 적용등이요인이된다. 레진기질의점도는레진내에섬유를위치시키는데중요한역할을하며 FRC를이용한수복물을제작시섬유와레진의결합또는분리되는정도, 섬유를위치시킨후재료가그대로위치하고있는정도에영향을주어수복물의임상적성패의요인이될수있다. 37) Patel 39) 은열중합성 FRC를이용한전치부에서의고정성수복물의임상실험에서평균수명은 20.4개월정도였다고언급했으며, 실패한수복물에서는 FRC 구조물자체실패는없었고섬유와복합레진간의접촉의실패에기인한다고했다. 섬유강화형복합레진은 1000MPa에이르는우수한굴곡강도등의물성을지녀고정성보철물의하부구조로사용가능해졌으며, 투명하여심미적인재료로향후치과수복재로절대적으로새로운치료형태를제시할만한재료이다. In-Ceram(Vita Zahnfabrik, Bad Sackingen. Germany) 은 85% 의알루미나로형성된코어에 glass를침투시켜알루미나입자사이의기공을채워주는방법으로강도를현저히증가시킨도재관이다. 최근의연구들에서 In-Ceram이심미성, 파절강도, 변연적합성등에대한임상적인요구조건을만족시킨다고보고하고있다. 9,40) In-Ceram glass의성분은 Lanthanum aluminosilicate가주성분이며소량의나트륨과칼슘이함유되어있다. 이는 In-Ceram glass 의점성을저하시켜침윤이쉽게되도록하며굴절률을높여 In-Ceram의빛의투과성을향상시킨다. In-Ceram 도재관의강도는현재까지전부도재관중가장높은것으로알려져있고 236MPa내지 450MPa 41) 으로나타나브릿지를제작하기위한굴곡강도가 300MPa정도되어야한다는보고를충족시킨다. 42) 전부레진관과전부도재관은새로운치과용수복재 534

로심미성뿐만아니라가장중요한물성인강도를추구한재료이어야한다. Campbell 43) 에따르면 In- Ceram에있어응력에대한전장재료의저항도는코어의강도와연결되어있다고했다. 이와마찬가지로전부레진관에서의강도는 FRC의강도및형태와레진기질과의결합정도와연관되어진다고생각할수있다. 도재및레진전부관의하부구조의강화효과는탄성계수와직접적관련이있으며 FRC의탄성계수가증가할수록브릿지의파절강도가증가되어지는것을예상할수있다. 재료의강도를측정하는방법은표준화된방법은없으나전통적으로사각형의시편을사용하는데, 여기서측정할수잇는굴곡강도는표면의미세결합부에서균열이전파되는것에저항하는정도를나타낸다. 그러나이방법은실험재료의고유한인장강도를나타내는것으로본실험과같은복잡한시편으로실험한경우에는구강내장착후의예후를예상하기는어렵다고생각된다. 전부레진관이나전부도재관의파절강도에영향을미치는요소 44) 는재료의강도 45) 치관의형태 46,47), 하중의방향과위치, 시멘트의종류 48,49) 등균일하게조절하기어려운요소들에의해영향을받으므로파절강도에대한연구결과는절대수치보다는상대적수치에의미를둘수있다. 본실험에서는가능한정확한실험을위해치관형태를단순화시켰으며숙련된 1 인이시편을모두제작하였으며하중또한구치부에서수직하중을재현함으로임상적관점에서의의를두었다. Scherrer 50) 는레진시멘트로접착후파절강도를측정, 기타시멘트보다더높은파절강도값을보임을발표하였고, Hsu 등 49) 은도재의접착시실란을사용할때파절강도가더높아짐을발표하였다. 본논문에서도 In-Ceram 전부도재관을 50의 Al2O3( 공기압 50kg) 로 15초간분사하여내면을샌드블라스팅시킨후 5분간세척한다음실란을바르고레진시멘트로 5분간일정하게눌러접착하였다. 인간의평균저작력은전치에서 70lb(31.5kg) 이며, 구치에서는 100 200lb(45 90kg) 이다. 51) 굴곡강도와피로강도를측정한여러연구결과전부도재관브릿지의기계적강도의요구조건은초기강도가전치에서 400N(40.8kg) 구치에서 600N(61.3kg) 이필요하다고하였다. 41) 이러한수치는생체내연구를 통해지지되고있는수치는아니지만임상적적용시참고가될수있다. Seghi와 Sorenson 42) 은브릿지를제작하기위해서는굴곡강도가적어도 300MPa이상되어야한다고하였다. 전부도재관의굴곡강도는 150MPa 전후로임상에서단일치관의제작만가능하고브릿지는어려운실정이다. 40,52) 그러나 Stephen 등 53) 과 Probster와 Diehl 48) 은 In-Ceram 이다른전부도재관에비해서빛투과성이약간떨어지지만파절강도 (450-600MPa) 가높아브릿지제작이가능하다고하였다. 본연구에서구치부의브릿지의파절강도는 Sculpture-Fibrekor가 1179.43N(120.35kg), Targis/Vectris가 1727.25N(176.25kg), In-Ceram 은 2340.34N(238.81kg) 로 In-Ceram 브릿지의경우 Stephan 53) 의전부도제관브릿지의파절강도측정값 (204kg) 보다약간높았다. 그러나구치부에서는지대치사이가짧은경우에사용할수있으나임상적적용시주의를기울여야한다고언급하였다. 본연구의결과로구치부의임상적적용이가능하다고생각되나시편에의한실험과는다르게나타날수있으므로임상에사용시좀더주의를기울여야된다고생각된다. In-Ceram 전부도재관브릿지의파절값의편차 (± 82.35kg) 가전부레진관브릿지의편차 (±18.93kg, ±20.08kg) 에비하여매우크게나왔는데이는 In- Ceram 전부도재관제작이전부레진관의제작에비해기공이복잡하고균일화하기어려우며브릿지의형태를조작하기어려움에기인하지않는가생각된다. 방면전부레진과브릿지는제작이간단하고재료를다루기쉽다고생각된다. 두전부레진관브릿지간에는파절강도의표준편차의차이가크지는않으나 Targis/vectris 브릿지가 Sculpture-Fibrekor 브릿지보다는다루기가쉽고균일화되어있다고생각된다. 전부레진과브릿지의파절양상은브릿지가완전히분리되는것이아니라즉 FRC에는이상을보이지않으나지대치부위의레진이깨짐을보였다. 반면 In-Ceram 브릿지는가공치연결부의완전한파절양상을나타낸다. 규격화된시편의굽힘강도실험에서는파절강도가상당히높은수치를보였으나본실험의브릿지형태시편에서는낮은결과를보인것 535

에대하여, 전부레진관브릿지의파절강도와파절양상을연관지어생각해볼때, 향후 FRC와지대치의연결부위의강도를보강하고 Targis나 Sculpture의강화형간접복합레진의강도가높으면좀더좋은결과를보일수있으리라생각되어진다. 변연접합도가낮은경우치주질환, 치아우식증그리고치수염이생기는경우가많다. 그러므로변연적합도도상당이중요하게평가되어져야한다. Campbell 54) 은 In-Ceram 전부도재관의변연적합도는알루미나분말을소성한후최소한의선상수축 (0.21%) 을보였다고했으며이러한수축은석고의팽창으로보상되며 In-Ceram 수복물의높은적합도를혀용한다고발표하였다. Scherrer 58) 와 White 등 55) 은레진시멘트에서피막후경이다른시멘트보다더큰변연간격을보인다했다. Gardner 56) 는치관내압력을줄이지않으면피막후경이 100μm 까지증가한다하였다. Gavelis 등 57) 은변연의밀봉효과와교합의안착정도로 shoulder가가장우수하며변연의피막후경은 67μm 이라고하였고, 치관의외형을조절하기가쉽고심미적이며구조적으로견고하다고하였다. Campbell 58) 은 die-spacer의피막두께에따른변연적합도에관한연구를하였고, Grajower 59) 는적합도를증진시키기위해 die-spacer는반드시 50μm 정도의두께가필요하며이중 30μm 은피막후경을보상하는것이고 20μm 은납형의변형을보상하기위함이라언급했으며, 시멘트의량에대한연구에서는접착시시멘트를치아변연에만붓으로바른군에서변연적합도가좋다고언급하였다. Wilson 60) 은장착시치관의변형이일어난다고했으며특히전부도재관에서변형이일어나면매우치명적이라고했으며접착시미약한힘을사용할것을권했다. 치관의두께가최소 1mm는되어야한다고했으며, 적당한시멘트의공간이확보된다면 25N정도의힘으로손으로누르는것이좋다고하였다. 수복물변연에간격이없는상태가이상적이지만완전히간격이없는상태는불가능하며 Mclean과 Von Fraunhofer 61) 는80μm 이하에서는감직어려우며 100μm 정도는임상적으로거의문제를일으키지않으며최대허용치는 120μm 이라고하였고치과의사가변연의적당함으로 119μm 까지허용한다고하였다. Palomo 21) 는인접면에서변연적합도가평균 75μm 정도가현실적인기준이라하였다. 본실험에서의변연적합도측정결과는 Targis/ Vectris 브릿지에서 60.71μm. Sculpture-Fibrekor 브릿지가 73.10μm 으로상당히우수한적합도를보였으며 In-Ceram 브릿지에서역시 83.82μm 로우수한변연적합도를나타내었다. 위에서언급한간격은단일가공치관에서측정되어진것에비하면큰브릿지상태에서재료의수축을감안할때좋은변연적합도를보였다고생각된다. 변연적합도가소구치부위에서대구치부위보다높게나타났으며, 가공치에가까운쪽이먼쪽보다큰간격을보였는데이는재료의선상수축에기인하는것이라생각되어진다. 이상의연구결과로보아전부레진관브릿지의변연접합도는상당히우수하여임상적용에문제가되지는않는다. 파절저항성또한어느정도우수한결과를보였으나좀더높은강도를지녀야임상적용에제한이없을것이라고생각된다. 개성방법으로는섬유와레진판과의결합력을증가시키기위해섬유의접착, 결합능력에대한연구가필요하며, 섬유의굵기는가는것이좋다고생각되며, 섬유의배열형태는교차형태로좀더개선하면보다나은강도를보이리라생각된다. 레진판재료인간접복합레진또한더높은강도와함께마모저항도를강화시켜야만임상적용에좋은결과를보이리라생각된다. Ⅴ. 결론본연구는전부레진관브릿지로 Targis/Vectris, Sculpture-Fibrekor를이용하고대조군으로 In- Ceram을이용하여제1대구치를상실하여제2대구치와제2소구치를연결한브릿지를제작하고이브릿지를레진시멘트로접착후, 가공치의중앙에수직으로하중을가하여파절강도를측정하고또한브릿지를근원심으로절단하여 4개의변연부와 2곳의교합면의적합도를측정하여다음과같은결론을얻었다. 1) FRC 브릿지의파절강도가 In-Ceram 브릿지 (238.81±82kg/cm 2 ) 의파절강도보다매우유의한수준으로낮은파절강도를보였다. 536

전부레진관브릿지간에서는 Targis/Vectris (176.25±18.93kg/cm 2 ) 의파절강도가 Sculpture- Fibrekor (120.35±20.08kg/cm 2 ) 의파절강도보다높았다. 2) 파절양상은 Targis/Vectris와 Sculpture-Fibrekor 브릿지에서는가공치연결부위에서는완전한파절은보이지않고레진판과 FRC 구조물과분리되고파절되는상을보이며내부에균열상과일부섬유가끊어진형태를보였다. In-Ceram 브릿지에서는하중이가해진곳에서균열이시작되어가공치연결부위가완전히파절되는양상을보였다. 3) 재료별전체변연적합도의평균은 Targis/Vectris (60.71μm) 가가장우수한변연접합도를보였으며, 다음은 Sculpture-Fibrekor(73.10μm), In- Ceram(83.82μm) 순으로변연적합도는재료간차이가통계적으로유의한차이를나타났다. 4) 재료를무시한부위별평균은교합면부위가 85.51μm 로변연부의적합도에비해크게나타났다. 변연부의적합도는소구치, 대구치모두가공치에서먼쪽이가공치에서가까운쪽보다 2 4μm 우수한적합도를보였다. 섬유강화법을이용한구치부에서의브릿지제작은현재의결과로는제한이있으리라생각되며현재사용되어지고있는단일치아의수복이나전치부의브릿지, 짧은간격의브릿지, splint, retainer 등의사용은가능하리라고생각된다. 참고문헌 1. La Hoste L.H., Bruggers K.J. : Dental ceramics : A comparison of current systems. Quintessence Tech. 14 : 91, 1990. 2. Gemalmaz D., Berksun S., Kasapoglu C., Alkumru H.N. : Distortion of metal-ceramic fixed partial dentures resulting from metal-conditioning firing. Quintessence Int. 27 : 193. 1996. 3. Ironside J.G. : Light transmission of a ceramic core material used in fixed prosthodontics. QDT 103. 1993. 4. Trinkner T.F., Roverts M. : Aesthetic restoration with full-coverage porcelain veneers and a ceromer/ fiber-reinforced composite framework : A case report, Pract. periodont. Aesthet. Dent.10 : 547, 1998. 5. Wollwage, P. : Veneering materials for crowns and bridges. Ivoclar Vivadent report. No 3, may. 1996. 6. Berge M. : Properties of prosthetic resinveneer materials processed in commercial laboratories. Dent. Mat. 5 : 77, 1989. 7. Rosenstiol S.F., Porter S.S. : Apparent fracture toughness of all-ceramic crown systems. J. Prosthet, Dent, 62 : 529, 1989. 8. Sadoun M. : All ceramic bridge with the slip casting technique. Presented at the 7th International Symposium on the Ceramics, Paris, September, 1988. 9. Probster L. : Survival rate of In-Ceram restorations. Int. J. Prosthodont 6 : 259, 1993. 10. Scotti R., Catapano S., Elia A. : A clinical evaluation of In-Ceram crowns. Int. J. Prosthodont. 8 : 320, 1995. 11. Bertolotii R.L. : A new polymer glass utilized for modification and repair of fixed partial dentures. Quintessence Int., 28 : 473, 1997. 12. Touati B., Aidan, N. : Second generation laboratory composite resins for indirect restorations. J. Esthet. Dent. 9 : 108, 1997. 13. Newton F. Jr., Renzo C.C. : Ceromer/FRC technology : The future of biofunctional adhesive dentistry. Signature 3 : 2 : 5, 1998. 14. William H.L. : Direct ceromer : Assuring restorative integrity with selective application of two viscosities. Signature 3 : 2 : 12, 1998. 15. Trinkner T. : Achieving functional restorations utilizing a new ceromer system. Signature 2 : 2 : 5, 1997. 16. Didier D. : Anatomical applications of a new 537

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사진부도설명 Fig. 6. a,b Fig. 7. a,b Fig. 8. a,b Fig. 9. Fig. 10. Fig. 11. Fig. 12. Fig. 13. Fig. 14. Fig. 15. Fig. 16. Fig. 17. Fig. 18. Fig. 19. a,b Fig. 20. a.b Fig. 21. a,b Metal die Bridge specimen Bridge specimen on metal die Instron testing machine Stereoscope Mesio-distally sectioned bridge specimen Incompletely fractured bridge of Sculpture-Fibrekor Incompletely fractured bridge of Targis/Vectris Completely fractured bridge of In-Ceram Fracture surface of Sculpture-Fibrekor bridge( 5) Fracture surface of Targis/Vectris bridge( 5) Feature of fitness (margin 50, S : stone, R : resin bridge) Feature of fitness (occlusal 50, S : stone, R : resin bridge) Feature surface of In-Ceram bridge.(sem: left 1000, right 600) Fracture surface of Sculpture-Fibrekor bridge(sem) Resin veneer was separated with FRC framework and a gap was foud at the FRC(left 80). Broken fibers were found at fracture site of FRC.(right 150) Fracture surface of Targis/Vectris bridge(sem) Resin veneer was separated with FRC framework. (left 300) Broken fiber was found at fracture site of FRC. (right 300) 541

사진부도 1 (A) Fig. 6 (B) (A) Fig. 7 (B) (A) Fig. 8 (B) 542

사진부도 2 Fig. 9 Fig. 10 Fig. 11 Fig. 12 Fig. 13 Fig. 14 543

사진부도 3 Fig. 15 Fig. 16 Fig. 17 Fig. 18 (A) Fig. 19 (B) 544

사진부도 4 (A) Fig. 20 (B) (A) Fig. 21 (B) 545

ABSTRACT A COMPARATIVE STUDY ON THE FRACTURE STRENGTH AND MARGINAL FITNESS OF FIBER-REINFORCED COMPOSITE BRIDGE Ho-Kuen Choi, Sang-wan Shin, Ho-Nam Lim, Kuyu-Won Suh Major in Dentistry, Department of Medical Science, Graduate school, Korea University. Fiber-reinforced composite(frc) was developed as a structural component for dental appliances such as prosthodontic framework. FRC provides the potential for fabrication of a metal-free, excellent esthetic prostheses. It has demonstrated success as a result of its simple fabrication, natural colour, and marginal integrity, and fracture resistance of veneering composite resin and the FRC material. Although it has lots of merits, clinical and objective data are insufficient. The purpose of this study was to evaluate the fracture strength and the marginal fitness of fiberreinforced composite bridge in the posterior region for clinical application. Sixteen bridges of each group, Targis/Vectris, Sculpture-Fibrekor, and In-Ceram, were fabricated. All specimens were cemented with Panavia 21 to the master dies. Strength evaluation was accomplished by a universal testing machine (Instron). The marginal fitness was measured by using the stereoscope ( 50). The results were as follows. : 1. The fracture strength according to the materials was significantly decreaed in order In-Ceram(238.81 ±82), Targis Vectris(176.25±18.93), Sculpture-Fibrekor(120.35±20.08) bridges. 2. FRC resin bridges were not completely fractured, while In-Ceram bridges were completely fractured in the pontic joint. 3. The marginal accuracy was significantly decreased in order Targis/Vectris(60.71μm), Sculpture-Fibrekor(73.10μm). In-ceram Bridge(83.81μm). 4. The fitness of occlusal sites had a lower value than the marginal sites(p<0.001), and the marginal gaps of inner site of the pontic were greater than that of outer sites of the pontic. Fiber reinforced composite bridges are new, esthetic prosthesis and can be clinically used in anterior regions and short span bridges. However, caution must be exercised when extrapolating laboratory data to the clinical situation because there are no long term clinical data regarding the overall success of the FRC. Key words : Fiber-Reinforcd Composite(FRC) resin, Fracture strength, Marginal fitness 546