J Dent Hyg Sci Vol. 15, No. 1, 2015, pp.54-59 http://dx.doi.org/10.17135/jdhs.2015.15.1.54 RESEARCH ARTICLE 지대치형태에따른지르코니아코어의변연적합도 김기백ㆍ김석환 1 ㆍ김재홍 고려대학교보건과학대학보건과학연구소, 1 김천대학교의료경영학과 Marginal Adaptation of Zirconium Dioxide Core according to the Abutment Teeth Ki-Baek Kim, Seok-Hwan Kim 1 and Jae-Hong Kim Institute for Health Science, College of Health Science, Korea University, Seoul 136-713, 1 Department of Medical Management, Gimcheon University, Gimcheon 740-704, Korea The present study investigated the influences of various abutment teeth shapes (maxillary right canine, pre-molar, molar) on the marginal adaptation of computer aided design/computer aided manufacturing-fabricated zirconia core. In vitro adaptation of zirconia cores manufactured by three different abutments were evaluated. Thirty zirconia cores were made per each models and the adaptation was evaluated through a silicone replica technique. The measurement of the adaptation was carried out using digital microscope. The mean and standard deviation of each reference point were analyzed using the one-way (ANOVA) and Tukey s honestly significant difference tests ( =0.05). The overall marginal fits of the zirconia cores were as follows: canine: 47.59 μm, pre-molar: 43.74 μm, molar: 40.36 μm. They were no statistically significant differences between groups for adaptation (p>0.05). This confirmed that the type of abutment teeth used does not determine the precision of fit of zirconia core. Key Words: Abutment teeth, Computer aided design/computer aided manufacturing, Dental marginal adaptation, Zirconium dioxide core 서론 1980년대초치과영역에처음소개된 computer aided design/computer aided manufacturing (CAD/CAM) system 은컴퓨터로제어되는입력, 설계및기공과정을통해보철물의제작시간과비용을절감하기위해개발되었다 1). 따라서일반도재수복물의제작과정에서발생하는변형문제가해결되어정확하고물성이균일하며, 설계단계에서합착재를위한공간이나수복물의두께및외형을정확히조절할수있고, 최신의고강도치과용도재로여러가지보철물의제작이가능한장점이있다. 대표적인고강도도재로는치과용지르코니아가있는데, 산화지르코니움 (zirconium oxide, ZrO 2) 의총칭으로화학적안정성, 체적안정성을보 이는다형구조로정방정계의상 (tetragonal) 에서단사정의상 (monoclinic) 으로상전이시발생하는변태강화기전에의한체적확장에의해균열의진행을억제하여기존의도재에비해매우높은굴곡강도및파괴인성을지닌다 2). 금속과유사한강도를갖기때문에통상의수복물제작방법으로는제작이어렵고, 가공하기위해서는 CAD/CAM system을사용하여기계적으로절삭가공해야한다 3). 또한, 시스템을갖추는데많은경비가필요하고, 정밀한가공기기와숙련된조작능력이요구되는단점이보고되기도한다 4). 이런지르코니아보철물의경우특히변연적합도가주조방식에는많이미치지못하는단점이지적되어왔다. 그러나기술의괄목할만한발달과더불어치과영역에서도기계절삭가공의오랜숙원이었던변연적합도가주조방식에 Received: January 8, 2015, Revised: January 23, 2015, Accepted: January 28, 2015 Correspondence to: Jae-Hong Kim Institute for Health Science, College of Health Science, Korea University, 145, Anam-ro, Seongbuk-gu, Seoul 136-713, Korea Tel: +82-2-3290-5620, Fax: +82-2-940-2879, E-mail: noreason07@korea.ac.kr ISSN 1598-4478 (Print) / ISSN 2233-7679 (Online) Copyright 2015 by the Korean Society of Dental Hygiene Science This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/ by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
김기백외 : 지대치형태에따른지르코니아코어의변연적합도 근접하거나더우수하다는보고가발표되고있다 5,6). 변연적합도는고정성보철물의임상적성공에중요한역할을한다. 일반적으로변연적합도에영향을주는요소로는치아형성, 인상체또는주모형의정확도, 수복재료의종류와제작방법, 변연의형태와위치, 합착제의종류, 축면의경사도등이있으며 7), CAD/CAM system의경우에는지대치의 3 차원형상입력과수축보상을위한컴퓨터프로그래밍과정및가공정확도등에의해서도변연적합도가달라질수있다 8). 보철물에서변연적합도는아주중요하고그것을줄이기위해많은노력을해왔다. 좋지못한변연적합도는이차우식증이나치수염등을야기할수있기때문이다. 일반적인임상에서받아들여지는보철물의변연간격은 100 120 m 정도이다 9). 실제임상연구에서는다수의지르코니아보철물이적합한변연을가지고있는것이나타났으며 10), 이러한적절한변연적합도는보철물의높은성공률과연관되어있다. May 등 6) 은 Procera system (Nobel Biocare, Göteborg, Sweden) 의변연적합도를평가하여 70 m 이하의변연간격값을보고하였고, Hertlein 등 5) 은 Lava system (3M ESPE, Seefeld, Germany) 에서 60 m 이하의변연간격값을보고하였다. Abduo 등 11) 은지르코니아보철물의적합도에영향을미치는요소로지르코니아제작시스템, 상부도재축성과정 (veneering), 지대치의형태및변연디자인, 지르코니아교의치의길이 (span) 등이있다고하였지만, 이들의변연및내면적합도에대한비교연구는부족한실정이다. 특히다른종류의지대치에따른연구는거의없다. 이에본연구를통해임상치과기공분야에서가장널리사용되고있는 Lava system으로지르코니아코어를지대치종류별로제작하고변연적합도를측정하여, 이를통해임상적유효성을평가하고자한다. 연구대상및방법 1. 연구대상 1) 금속주모형제작본연구를위해레진표준치아모형 (AG-3; Frasaco GmbH, Tettnang, Germany) 중상악우측견치, 제1소구치, 제1대구치를대상으로하였다. 지대치의형상은 Lava system에서권장사항에의거하여지르코니아 core의두께나변연모양을기반으로디자인되었다. 해당치아의치축면은 1.2 mm, 교합면과절단면은 1.5 mm offset을부여하는동시에축벽의각도는 6 o 를부여하였으며, 변연의디자인은 chamfer type으로설정하였다. 저장된디지털지대치모형의파일을공업용가공장비 (Arum DEG 5X; Doowon, Daejeon, Korea) 를이용하여티타늄절삭공정으로주모형을제작하였다. 2) 석고작업모형제작작업모형을제작하기위해금속주모형을실리콘 (Deguform; DeguDent GmbH, Hanau, Germany) 을이용하여 30개의실리콘몰드를제작하였다. 제작된 30개의복제몰드에 wetting agent (Picosilk; Renfert, Hilzingen, Germany) 를도포한후, 각각의제작된 30개의복제몰드에치과기공임상에서빈번히활용되는치과용초경석고 (GC Fujirock EP; GC Europe N.V., Leuven, Belgium) 를이용하여작업모형 10개씩총 30개를제작하였다 (Fig. 1). 3) 지르코니아코어제작지르코니아코어제작을위한첫번째단계로디지털모형으로변환하였다. 디지털모형은 30개의작업모형을치과용레이저스캐너 (Lava Scanner; 3M ESPE) 를이용하여 Fig. 1. Stone working models. 55
J Dent Hyg Sci Vol. 15, No. 1, 2015 스캐닝을실시하였다. 두번째단계로서변환된디지털모형에해당캐드프로그램을이용하여지르코니아보철물로디자인하였다. 디자인이완료된파일을가공장비 (Lava Milling Unit, 3M ESPE) 로전송하여반소결상태의블록 (Lava Zirconia Frame, 3M ESPE) 을가공하였다. 절삭이완료된반소결상태의지르코니아보철물을전용퍼니스 (Lava Therm Furnace, 3M ESPE) 에최종소결하여지르코니아코어 30개를완성한후각각의해당하는작업모형지대치에시적하였다. 내면의시멘트공간은통상적인방법으로 20 m로부여토록하였고, 숙련된 1인의치과기공사에의한내면조정을시행토록하였다. 2. 연구방법 1) 변연적합도의정의변연적합도를측정하기위하여측정단면을순-설, 근-원심단면으로구분하였다. 3 종류의지대치별로 4지점의변연간격을측정하였으며, 각그룹별시편 10개를총 120회에걸쳐변연간격을측정하였다. 변연간격은 Holmes 등 12) 이발표한연구에서의기준에따라측정하였으며, 모든측정부위는지대치모형으로부터시편까지수직적인거리로변연간격을정의하여측정하였다 (Fig. 2). 2) 실리콘복제본제작및측정변연적합도는 silicone replica technique을이용하여측정하였다. 실리콘복제기술은치과보철물내면과치아와의공간을실리콘을이용하여복제한후실리콘의두께를 측정하는방법으로높은신뢰도와정확도는선행연구를통해이미검증되었다 13,14). 제작이완료된지르코니아 core의내면에 light body silicone을채운후, 곧바로작업모형에위치시키고지압 (finger pressure) 을가하여적합시켰다. 일률적인지압이유지되기위하여전자저울상에서 50 N의압력이되도록가압하였다. 경화된 light body silicone (Aquasil Ultra XLV; Dentsply Caulk, Milford, MA, USA) 을 core로부터조심스럽게분리시켰다. 이 light body silicone film은 core와작업모형의간격을나타내주는역할을한다. 작업모형에밀착된 light body silicone film은두께가매우얇아서찢어짐에대한저항이작고, 형태를유지하기힘들기때문에그위에강도가있는 heavy body silicone (Aquasil Ultra Monophase; Dentsply Caulk) 을추가적으로덮음으로써안정화시켰다. 복제가완료된 silicone은 razor blade를사용하여 4부위로분할하였고 (Fig. 3), 측정의신뢰성을높이기위하여동일한 1명의측정자가측정지점의정의에따라지정된 4부위를 5회에걸쳐서측정한후평균값을산출하였다. 실리콘의두께를 160배율의 digital microscope (KH-7700; Hirox, Tokyo, Japan) 로관찰하였다 (Fig. 4). 3) 통계분석본연구의통계처리에는 IBM SPSS Statistics ver. 20.0 for Windows 프로그램 (IBM Co., Armonk, NY, USA) 을이용하여통계분석을실시하였다. 전자현미경을통해총 30개의시편에서측정된각그룹의변연적합도의평균과표준편차를계산하였으며, 각지대치에따른차이를알아보기위하여 one-way ANOVA를시행하였고사후검정을위해 Tukey's multiple comparison test를실시하였다. 통계적 Fig. 2. The definition of marginal adaptation. Fig. 3. Segmentation of a silicone replica in the mesiodistal and buccolingual directions. 56
김기백외 : 지대치형태에따른지르코니아코어의변연적합도 Fig. 4. Measurement of marginal adaptation by digital microscope at 160 magnification. Fig. 5. Total mean±standard deviation (SD) of all parts (buccal, lingual, mesial, distal) of the zirconia core (p>0.05). Table 1. Silicone Film Thickness ( m) Measured Marginal Measurement Points according to Abutment Teeth Shape Parts Group Canine Pre-molar Molar p-value Buccal 52.17±13.94 48.61±12.09 42.45±11.10 0.378 Lingual 46.90±11.71 40.64±10.93 35.55±17.77 0.738 Mesial 44.46±16.21 41.33±12.24 36.72±18.57 0.694 Distal 42.11±18.74 50.46±14.46 47.86±12.21 0.252 Values are presented as mean±standard deviation. 유의성여부를파악하기위해제1종오류수준은 0.05로하였다. 결과 각기다른지대치로제작된지르코니아코어와작업모형과의변연적합도를측정하였다. 측정된결과 buccal 부위에서 distal 부위까지의평균 ± 표준편차는 Table 1과같다. 모든부위에서 molar 실험군 ( 상악우측제1대구치 ) 에서제작된지르코니아코어의변연적합도가가장우수하였다. 세그룹에서각각측정된 4부위의평균을 one-way ANOVA를실시하여분석한결과에서는모든부위에서유의한차이를보이지않았다 (p>0.05). 전체적인변연적합도비교를위하여시편의모든부위를측정한결과를비교하였다. 지대치에따른지르코니아코어의변연적합도는그룹별로큰차이가없었다 (p>0.05; Fig. 5). 고찰 치과영역에서는최근심미성에대한요구증가로인해강 한부하를받는부위까지세라믹으로수복하려는경향이증가하고있어지르코니아도재의응용범위가점차확대되고있다. 특히, 치과영역에서의 CAD/CAM을이용한보철물제작시정밀도와편리성이개선되어이를이용한지르코니아보철물이점차증가하는추세이다 15). 때문에본연구에서는 3가지서로다른지대치모형으로작업모형을만들고, CAD/CAM을이용하여지르코니아코어를제작한뒤보철물의변연적합도를기준으로평가하여보았으며, 나아가서는임상적허용가능성을가늠해보았다. 특히본연구는현재임상에서활발히사용되는전부도재관중하나인 Lava system 지르코니아코어의제작과정에서각각다른지대치가보철물변연적합도에영향을미치는지분석하였다는점에서의의가있다. 본실험의변연적합도를비교한결과다른종류의지대치로인한유의한차이는보이지않았다 (p>0.05). 또한전체적인변연적합도비교를위하여측정된모든결과를평균값으로비교했을때, canine 그룹은 47.59 m, pre-molar 그룹은 43.74 m, molar 그룹은 40.36 m로나타났고, 각그룹별결과값에는유의한차이가없었다. 지르코니아코어제작할때 CAD 과정에서여러요소들의설정값이존재 57
J Dent Hyg Sci Vol. 15, No. 1, 2015 하며, 일차적으로삭제된지대치의 3차원자료입력시에지대치의표면질감과빛이반사되는표면각도등의광학적요소로인해스캔산란현상이발생할수도있다. 레이저스캐너의경우에는오류가 reflective coating 시에발생할수있고, 입력과정과컴퓨터프로그램에서오류를수정하는과정에서도발생할수있다 16). 하지만본실험결과로짐작하기에는 CAD 과정시활용되는지대치의형태는큰영향을미치는요소라단정할수없겠다. 이러한실험방법으로측정된결과치가임상적으로허용가능한범위에속하는지에대한판단이필요한데, 임상적으로허용가능한변연간극의범위에대한여러연구가보고되고있다. American Dental Association (ADA) 17) 에서는 ADA specification #8을통해서이범위를 25 40 m라규정하고있으나, 실제로이런적합도를얻는것은쉽지않다. Sorensen 등 18) 은변연오차로인해발생하는골소실등을억제하기위해서는변연간극이 50 m 이하여야한다고하였고, McLean과 von Fraunhofer 19) 는 80 m 이하의변연간극은방사선적으로식별하기어렵고직경 80 m 탐침으로 200 m의간극도식별할수없다고하였다. 5년이상구강내에있었던 1,000개의수복물을조사하여 100 m 정도의변연불일치는임상적으로거의문제를일으키지않고, 임상적으로허용할수있는최대변연간극은 160 m라고하였다. 따라서변연에서의적합도는최소 50 m, 100 200 m 정도의변연간극을보이는경우임상적으로허용할수있다고여겨진다. 본연구에서측정된지르코니아코어의변연간극은모든군에서임상적으로허용가능한범위내에있었다. 본연구결과 CAD/CAM system으로제작한 zirconia core는임상적으로허용할만한수준의변연적합도를보이는것으로나타났다. 하지만시편의개수가적고체외 (in vitro) 에서규격화된모형을가지고측정한결과인점, 그리고각연구마다적합도를측정하는부위에대한용어와정의가다르고실험조건이다르기때문에적합도를수치만으로비교하는것은본실험결과의일반화에는일정정도의한계를내포한다. 형성된실리콘필름의경계가모호하여측정에어려움을주는경우가있었기에실험방법상에서도개선이더필요할것으로생각된다. 내구성을가진심미적수복물제작을위해서는복잡한형태의 core 설계나가공정밀도와아울러 enamel porcelain의적합성및소성에대한더욱깊은연구가필요할것으로생각된다. 요약 본연구는시중에널리사용되는치과용지르코니아코어를이용하여서로다른형태의지대치를대상으로작업모형을제작한후, 치과용스캐너를통해 3차원디지털모형을전환한데이터를토대로지르코니아코어를제작하였으며, 각실험군별변연적합도를측정하여비교분석하고자하였다. 이와같은결과로형태가다른지대치가 CAD/CAM system으로치과보철물제작시적합도의영향여부를비교하였다. 제한된조건하에서수행된본연구에서다름과같은결과를보였다. 지대치의형태가다른작업모형으로제작된지르코니아코어의변연적합도는큰차이가없었다 (p>0.05). 작업모형의부위를 4등분으로나누어측정한변연적합도또한통계적으로유의한차이를보이지않았다. 결론적으로 3종류의다른지대치모두유사한지르코니아코어의변연적합도를보였으며, 측정된결과는선행연구에비추어볼때임상적으로허용가능한수치 (100 120 m) 를초과하는실험군은없었다. 이와같은결과를토대로다른형태의지대치를사용하여제작되었더라도지르코니아코어의변연적합도에큰영향을주지않을것으로생각된다. References 1. Shin ES, Lee YS, Park WH: Comparative study in fracture strength of zirconia cores fabricated with three different CAD/CAM systems. J Korean Acad Prosthodont 46: 22-30, 2008. 2. Piconi C, Maccauro G: Review zirconia as a ceramic biomaterial. Biomaterials 20: 1-25, 1990. 3. Jeon MH, Jeon YC, Jeong CM, Lim JS, Jeong HC: A study of precise fit of the CAM zirconia all-ceramic framework. J Korean Acad Prosthodont 43: 611-621, 2005. 4. Tinschert J, Natt G, Mautsch W, Spickmann H, Anusavice KJ: Marginal fit of alumina- and zirconia- based fixed partial dentures produced by a CAD/CAM system. Open Dent 26: 367-374, 2001. 5. Hertlein G, Hoscheler S, Frank S, Suttor D: Marginal fit of AD/CAM manufactured all ceramic prosthesis. J Dent Res 80: 42-44, 2001. 6. May KB, Russell MM, Razzoog ME, Lang BR: Precision of fit: the Procera AllCeram crown. J Prosthet Dent 80: 394-404, 1998. 58
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