J Dent Hyg Sci Vol. 15, No. 5, 2015, pp.536-541 http://dx.doi.org/10.17135/jdhs.2015.15.5.536 RESEARCH ARTICLE 치과 CAD/CAM 시스템으로제작한코발트 - 크롬소결금속코핑의변연및내면적합도평가 김동연ㆍ신천호 1 ㆍ정일도ㆍ김지환ㆍ김웅철 고려대학교일반대학원보건과학과치의기공전공, 1 S.M 치과기공소 Evaluation of Marginal and Internal Gap of Cobalt-Chromium Sintering Metal Coping Fabricated by Dental CAD/CAM System Dong-Yeon Kim, Chun-Ho Sin 1, Il-Do Jung, Ji-Hwan Kim, and Woong-Chul Kim Dental Laboratory Science and Engineering, Department of Public Health Science, Korea University Graduate School, Seoul 02841, 1 S.M Dental Laboratory, Seoul 02841, Korea The purpose of this study was to evaluate the marginal and internal gap of Cobalt (Co)-Chromium (Cr) sintering metal coping fabricated by dental computer-aided design/computer-aided manufacturing systems. Abutment tooth 46 of universal numbering system was selected for the study. Twenty Co-Cr metal copings of two groups were manufactured and scanned. Co-Cr cast metal copings (CCM) group of ten were fabricated using investment, burnout and casing after subtractive manufacturing of wax block. Also, Co-Cr sintering metal copings (CSM) group of ten were fabricated using sintering processing after subtractive manufacturing of Co-Cr soft metal bock. Marginal and internal gap of Co-Cr metal copings of twenty were measured by digital microscope ( 160) with silicone replica technique. The data was analyzed from IBM SPSS Statistics ver. 22.0 Statistical software for Mann-Whitney U test ( =0.05). Mean±standard deviation of marginal gap of CCM group was 90.12±61.73 μm of CSM group was 60.17±24.83 μm. However, two groups was statistically not different (p>0.05). This study showed that CSM group was clinically acceptable adaptation. Key Words: Adaptation, Cobalt, Computer-aided design, Chromium, Marginal 서론 자동화시스템인 computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) 은 Duret과 Preston 1) 에의해서도입된이후치과분야에는많은변화가있어왔다. 짧은시간에다량의보철물을정밀하게제작하는것이가능하게되었을뿐만아니라비용부분에서도효과적이고보철물에대한만족도도높은수준까지이르렀다 2,3). Porcelain fused metal (PFM) 보철물의하부구조물인금 속코핑은주로치과용 CAD/CAM 시스템으로제작한다. 금속코핑은왁스블록을절삭가공 (subtractive manufacturing) 하여왁스코핑을만들고이어서이를주조를하여만들수도있다. 그러나이러한방식은매몰, 소환, 주조의과정을거치므로제작시간이길어지고, 시술자에따라서결과물의정확성이다르게나타나는등의문제가있다. 최근에이러한단점을보완하기위해연질의코발트-크롬합금을소결 (sintering) 하여금속코핑을만드는방식이소개되고있다. 이방식은코발트-크롬연질블록을 CAD/CAM Received: July 28, 2015, Revised: August 23, 2015, Accepted: August 24, 2015 ISSN 1598-4478 (Print) / ISSN 2233-7679 (Online) Correspondence to: Woong-Chul Kim Dental Laboratory Science and Engineering, Department of Public Health Science, Korea University Graduate School, 145 Anam-ro, Seongbuk-gu, Seoul 02841, Korea Tel: +82-2-842-5665, Fax: +82-2-940-2879, E-mail: kuc2842@korea.ac.kr 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/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
김동연외 : 코발트 - 크롬소결금속코핑의적합도평가 시스템으로절삭가공하여코핑의형상화를하고, 이어서이것을정해진온도에서소결함으로써금속코핑을얻는방식이다. 이러한방식은코발트-크롬연질블록을절삭한후소결과정만거치기때문에, 매몰및주조과정의오차를최소화할수가있을뿐만아니라공정시간도단축시킬수있다는장점을가지고있다 4). 치과분야에서는금속코핑의재료는주로니켈-크롬합금과코발트-크롬합금이사용되고있다 5). 그러나니켈-크롬합금은 allergic 반응등과같이생물학적으로인체에위해한반응이보고되고있다 6). 그래서최근에는금속코핑의소재로코발트-크롬합금이주로선택되고있다 7). 치과수복물에있어서는변연적합도는매우중요하다. 변연적합도가우수하지못할경우에는제2차치아우식증이발생하여수복실패의원인이된다는보고가있다 8-10). 이에본연구에서는코발트-크롬의주조금속코핑과소결금속코핑의변연및내면적합도를비교평가함으로써임상적으로도움이되고자한다. 연구대상및방법 1. Master die 제작본실험에서의 master die는하악우측제1대구치 (ANA-4; Frasaco, Tettnang, Germany) 를대상으로하였다 (Fig. 1). 선정된대구치를다음과같이 metal-ceramic crown을위한지대치로삭제하였다. 삭제량은교합면은 2 mm, 축벽은 1.5 2 mm로하였고, 축벽의각도는 6 o 로 taper하게밀링 (Cruise 440; Silfradent, S. Sofia, Italy) 하였으며, 360 o 의 chamfer margin을부여하였다. Preparation이끝난지대치를실리콘 (Deguform; Degudent GmbH, Hanau-Wolfgang, Germany) 을사용하여복제하였다. 복제된실리콘음형내에왁스 (Geo Wax; Renfert GmbH, Hilzingen, Germany) 를부어, 왁스형태의 master die 를제작하고, 이어서비귀금속합금 (VeraBond 2V; Aalba Dent, Fairfield, CA, USA) 으로주조하여 master die를제작하였다 (Fig. 2). 2. Study die 제작하악우측제1대구치의 master die를인상용실리콘 (Aquasil Ultra XLV and Aquasil Ultra Rigid; Densply DeTrey GmbH, Konstanz, Germany) 으로복제하여 10개의복제음형을제작하였다. 준비된 10개의음형에지대치용의초경석고 (Fujirock EP; GC Europe N.V, Leuven, Belgium) 를부어 10개의 study die를제작하였다. 3. Co-Cr metal coping 제작준비된 10개의 study die를스캔 (Identica Blue; Medit, Seoul, Korea) 하여 STL 파일을생성하였다. 치과용디자인프로그램 (DentCAD; Delcamplc., Birmingham, UK) 을이용하여 10개의코핑을디자인하였다. 코핑의두께는 0.5 mm로하였고, 코핑내면의시멘트공간은 30 μm를부여하였다 11). Fig. 1. Study design for Cobalt (Co)- Chromium (Cr) metal coping. 537
J Dent Hyg Sci Vol. 15, No. 5, 2015 Fig. 4. Measurements of 12 gap area (marginal gap: 1, 6, 7, 12; axial wall gap: 2, 5, 8, 11; occlusal gap; 3, 4, 9, 10). Fig. 2. Master die. Fig. 5. Measurement of marginal and internal gap (digital microscope, 160). 로 주조하여 10개 주조 금속 코핑(cast metal coping)을 제 작하였다. Fig. 3. Pressing machine of 50 N press for silicone replica technique. 1) Co-Cr cast metal coping (CCM 그룹) 디자인이 완료된 10개의 STL 파일을 CAM 장비(CORiTEC 450i, Imes-Icore GmbH, Eiterfeld, Germany)에 적용 하였다. 이어서 왁스 블록(Vipi block wax; Pirassununga, São Paulo, Brazil)을 장착하고 절삭 가공하여 10개의 왁스 코핑을 제작하였다. 10개의 왁스 코핑을 제조사의 권장 혼 수비에 따라 매몰(DeguVest impact; DeguDent GmbH)하 고, 900oC에서 2시간 30분 동안 소환(Super Bake, Model104; JaeMyung Corp, Seoul, Korea)한 다음, 코발트-크롬 합금(StarLoy C; DeuDent, Hanau-Wolfgang, Germany)으 538 2) Co-Cr sintering metal coping (CSM 그룹) 디자인이 완료된 10개의 STL 파일을 CAM 장비(CORiTEC 450i)에 적용하였다. 코발트-크롬 연질 블록(SoftMetal; LHK, Chilgok, Korea)을 CAM 장비에 장착하고 절 삭 가공하여 10개의 연질 금속 코핑을 제작하였다. 연질 금 속 코핑을 전용의 소성로(SintAgon; BowonDental, Daegu, Korea)에 넣어 정해진 스케줄에 따라 소성하여 소결 금속 코핑(sintering metal coping)을 제작하였다. 4. 변연 및 내면 적합도 측정 완성된 두 그룹의 코발드-크롬 금속 코핑의 변연 및 내면 적합도를 측정하기 위해서 silicone replica technique을 사 용하였다. 코핑 내에 연질 실리콘을 주입을 하고 금속재의 master die에 적합시킨 다음 5분 동안 50 N (OUT-05D; Oriental TM Corp, Ansan, Korea)의 압력을 가했다(Fig.
김동연외 : 코발트 - 크롬소결금속코핑의적합도평가 3). 연질실리콘이경화된후금속코핑을분리하고, 경화된연질실리콘 layer를경질실리콘으로안전하게감싸주었다. 경질실리콘이최종경화된다음, blade를사용하여협ㆍ설, 근ㆍ원심방향으로절단하였다. 측정부위는기존문헌을참고하여 12부위로지정하였다 (Fig. 4) 12). 측정기기는 digital microscope (KH-7000; Hirox, Tokyo, Japan) 를사용하여 160배율로확대하여측정하였다 (Fig. 5). 5. 통계분석 Kolmogorov-Smirnov와 Shapiro-Wilk test를실시하였으나정규성검정을만족하지못하였으므로비모수검정인 Mann-Whitney U test를실시하였다. 제1종오류의수준을 0.05로설정하였고, 통계프로그램은 IBM SPSS Statistics ver. 22.0 (IBM Co., Armonk, NY, USA) 을이용하였다. 결과 CCM 그룹과 CSM 그룹의적합도측정값이가장작은부위는 CSM 그룹의 53.38±18.61 μm였으며, 가장큰부위는 CCM 그룹의 157.39±97.56 μm였다. 두그룹의부위마다유의성을검증한결과는 G9부위만유의한차이를보였다 (p<0.05; Table 1). 두그룹의총 12곳의세부부위를변연부, 축벽부, 교합면부영역으로분류하여적합도를측정하였는데, 전반적으로 CSM 그룹이 CCM 그룹보다 3영역모두에서측정값이작았다. 3부분영역의유의한차이를통계적으로분석한결과교합면부영역은유의한차이가나타났으나 (p<0.05), 변연부와축벽부영역은유의한차이를나타내지않았다 (p> 0.05; Table 2). Table 1. Mean±SD, Median, 95% CI and Significance Results of Marginal and Internal Gap for CCM and CSM Groups (unit: μm) Gap area n CCM group CSM group Mean±SD Median 95% CI Mean±SD Median 95% CI p-value a G1 10 114.26±67.88 98.15 65.70 162.82 68.52±28.21 58.10 48.34 88.70 0.105 G2 10 85.74±42.50 68.10 55.34 116.14 80.79±19.73 79.30 66.68 94.90 0.684 G3 10 136.10±82.37 110.30 77.18 195.02 83.13±38.15 77.50 55.84 110.42 0.105 G4 10 105.49±57.22 99.90 64.56 146.42 79.35±23.90 83.50 62.25 96.45 0.280 G5 10 79.61±49.71 64.20 44.05 115.17 59.92±20.89 52.75 44.97 74.87 0.393 G6 10 97.85±68.11 86.10 49.13 146.57 57.14±21.90 53.65 41.47 72.81 0.143 G7 10 54.94±27.35 48.35 35.38 74.50 61.63±30.13 50.40 40.08 83.18 0.436 G8 10 85.96±33.85 88.40 61.75 110.17 78.52±22.99 78.95 62.07 94.97 0.739 G9 10 157.39±97.56 119.25 87.60 227.18 81.84±26.73 79.55 62.72 100.96 0.015 G10 10 138.35±107.22 98.90 61.65 215.05 99.81±59.36 96.60 57.35 142.27 0.579 G11 10 64.75±35.76 60.70 39.17 90.33 85.52±25.55 84.15 67.24 103.80 0.123 G12 10 93.42±66.45 65.05 45.89 140.95 53.38±18.61 53.35 40.06 66.70 0.247 CCM group: Co-Cr cast metal copings group, CSM group: Co-Cr sintering metal copings group, SD: standard deviation, 95% CI: 95% confidence interval. a Two groups were analysed by non-parametric Mann-Whitney U test for significance test. Table 2. Mean±SD, Median, 95% CI and Significance Results of Marginal and Internal Gap of Three Parts (unit: μm) Gap of three parts CCM group CSM group Mean±SD Median 95% CI Mean±SD Median 95% CI p-value a Marginal gap 90.12±61.73 73.90 70.37 109.86 60.17±24.83 54.90 52.23 68.11 0.064 Axal wall gap 79.02±40.28 70.20 66.13 91.90 76.19±23.67 76.50 68.62 83.76 0.603 Occlusal gap 134.33±86.75 109.70 106.59 162.08 86.03±38.89 80.65 73.59 98.47 0.003 CCM group: Co-Cr cast metal copings group, CSM group: Co-Cr sintering metal copings group, SD: standard deviation, 95% CI: 95% confidence interval. a Three parts were analysed by non-parametric Mann-Whitney U test for significance test. 539
J Dent Hyg Sci Vol. 15, No. 5, 2015 고찰 본실험에서는 CAM 장비로왁스블록을절삭한후주조과정을거친코발트-크롬주조금속코핑과코발트-크롬연질블록을절삭한후소결과정을거친코발트-크롬소결금속코핑을제작하였다. 그리고변연및내면적합도를비교평가함으로써임상적허용가능성을가늠해보고자하였다. 본연구의의의는기존 PFM을위한코발트-크롬금속코핑의제작시매몰, 소환, 주조등의과정을거쳐야하였던것을소결과정만을거치게함으로써복잡한과정을생략할수있다는점이다. 기존선행연구의변연및내면적합도측정법은대표적으로 cement analog technique과 silicone replica technique으로분류할수있다 8). Cement analog technique은코핑내면에 cement를채우고, 이를지대치모형에합착한후지대치와코핑을절단하여그단면을측정하는방법이다 13,14). Silicone replica technique은코핑내면에실리콘을채워그두께를측정하는방법인데, 절단을하지않으므로코핑과지대치의손상을방지할수있다 15). 따라서본연구에서는비파괴적방식인 silicone replica technique을이용함으로써코핑과지대치의손상을방지할수있었다. 금속코핑의변연적합도는보철물의성공과실패를좌우할정도로가장중요한요소라고말할수있다. 기존참고문헌에서는임상적으로수용할수있는보철물변연적합도의최대범위는 50 300 μm이다 16-18). 그러나최근많은연구자들은 McLean과 von Fraunhofer 17) 가제시한 120 μm 이내가가장임상적으로수용할수있는허용범위라고보고하였다. 본연구에서는 CCM 그룹과 CSM 그룹의 12부위에대한적합도를측정한결과전반적으로 CSM 그룹의측정값들이작은수치임을보였고, 특히변연부위인 G12부위가가장작은수치를보여준반면에, 수치가가장크게나타난부위는 CCM 그룹의교합면부위인 G9부위였다. CSM 그룹의 G12부위는 CCM 그룹의 G12부위와는유의한차이를나타내지않았으나 G9부위와는유의한차이를나타냈다. CCM 그룹과 CSM 그룹의영역별적합도를평가하기위하여 12곳의세부부위를변연부, 축벽부, 교합면부영역으로분류하였다. 3개의영역별로분석한결과, CCM 그룹과 CSM 그룹모두임상적으로허용가능한범위인 120 μm 이내였다. 그러나교합면부위가 CCM 그룹과 CSM 그룹의모두변연부나축벽부위보다크게나타났다. 이러한현상은치과용 CAD/CAM 시스템에있어서교합면부위의적합도에서나타나는전형적인양상이라고보고한바있다 12). 이는 지대치모형의교합면은협면, 설면, 근심면, 원심면에비해서고르지못한형태이며, 이로인해연구모형의스캔과정과코핑디자인시교합면오차가다른부위보다크게나타난것으로판단된다. 교합면오차가지속적으로축적과 CCM 그룹의매몰, 소환, 주조과정에서의오차가두그룹간에통계적유의한차이로나타난것으로판단이된다. 그리고 CCM 그룹이 CSM 그룹보다평균및표준편차의수치가가장크게나타난이유는앞서언급한매몰, 소환, 주조과정과시술자의오차에기인한것으로판단된다 19). 기존수작업방식으로왁스코핑을제작시열을가하여왁스를녹인후조각하여제작하였다. 이러한방식으로제작된왁스코핑은열이식으면서발생한수축현상은소환과정을통해열팽창으로수축을보상하였다. 그러나본연구에서사용한절삭전용왁스블록은오직절삭가공만으로제작하기때문에열에의한수축하지않는다. 오히려소환과정에서불필요한열팽창으로인해오차가크게나타난것으로판단이된다. 한편본연구에서는실험오차를줄이기위해서몇가지노력을하였다. 우선왁스블록과연질금속블록을동일한장비에서동일한조건에맞추어절삭가공하였다. 그리고 master die에코핑을적합시키는 silicone replica technique 의과정에서 pressing machine을사용하여 50 N의동일한압력을가함으로써실험오차를줄이고자하였다는점이다 20,21). 그러나본연구에서한계성도존재하였다. 측정하고자하는시편의수가적었을뿐만아니라, 싱글코핑만사용하여일반화하기에는한계가있다고본다. 향후연구에서는교의치등을대상으로하여보다다양한측면에서적합도평가가이루어져야할것이다. 요약 본연구에서는 CAD/CAM 시스템을이용하여제작한코발트-크롬주조금속코핑과코발트-크롬소결금속코핑의변연및내면적합도를비교평가하여다음과같은결론을도출하였다. 코발트-크롬금속코핑의변연및내면적합도를비교평가는기존의주조방식인 CCM 그룹보다소결과정만으로제작한 CSM 그룹이전반적으로모두우수하였다. 또한 CSM 그룹의변연적합도는임상적으로허용할수범위인 120 μm 이내존재하였다는결과를통해서그동안매몰, 소환, 주조인복잡한과정을거치면서보철물의오차가발생하였으나소결과정만으로공정과정의오차를줄임으로써 540
김동연외 : 코발트 - 크롬소결금속코핑의적합도평가 완성도높은코발트-크롬금속코핑제작이가능하다고생각된다. 감사의글 본논문이나오기까지연구에대한지원을아끼지않으신박정훈선생님께진심으로감사드립니다. References 1. Duret F, Preston J: CAD/CAM imaging in dentistry. Curr Opin Dent 1: 150-154, 1991. 2. Pradíes G, Zarauz C, Valverde A, Ferreiroa A, Martínez-Rus F: Clinical evaluation comparing the fit of all-ceramic crowns obtained from silicone and digital intraoral impressions based on wavefront sampling technology. J Dent 43: 201-208, 2015. 3. van Noort R: The future of dental devices is digital. Dent Mater 28: 3-12, 2012. 4. Kim KB, Kim JH, Kim WC, Kim JH: Three-dimensional evaluation of gaps associated with fixed dental prostheses fabricated with new technologies. J Prosthet Dent 112: 1432-1436, 2014. 5. Hildebrand HF, Veron C, Martin P: Nickel, chromium, cobalt dental alloys and allergic reactions: an overview. Biomaterials 10: 545-548, 1989. 6. Magnusson B, Bergman M, Bergman B, Soremark R: Nickel allergy and nickel-containing dental alloys. Eur J Oral Sci 90: 163-167, 1982. 7. Lee JH, Ahn JS: The effect of a au based bonding agent coating on non precious metals-ceramic bond strength. J Dent Hyg Sci 9: 153-160, 2009. 8. Colpani JT, Borba M, Della Bona Á: Evaluation of marginal and internal fit of ceramic crown copings. Dent Mater 29: 174-180, 2013. 9. Näpänkangas R, Raustia A: Twenty-year follow-up of metalceramic single crowns: a retrospective study. Int J Prosthodont 21: 307-311, 2007. 10. Kim DY, Jeon JH, Park JY, Kim JH, Kim HY, Kim WC: Comparison of the marginal and internal gap of metal coping according to processing method of dental CAD/CAM System. J Dent Hyg Sci 15: 12-17, 2015. 11. Kim KB, Kim WC, Kim HY, Kim JH: An evaluation of marginal fit of three-unit fixed dental prostheses fabricated by direct metal laser sintering system. Dent Mater 29: 91-96, 2013. 12. Kokubo Y, Tsumita M, Kano T, Sakurai S, Fukushima S: Clinical marginal and internal gaps of zirconia all-ceramic crowns. J Prosthodont Res 55: 40-43, 2011. 13. Boening KW, Wolf BH, Schmidt AE, Kästner K, Walter MH: Clinical fit of procera allceram crowns. J Prosthet Dent 84: 419-424, 2000. 14. Fransson B, Øilo G, Gjeitanger R: The fit of metal-ceramic crowns, a clinical study. Dent Mater 1: 197-199, 1985. 15. Molin M, Karlsson S: The fit of gold inlays and three ceramic inlay systems: a clinical and in vitro study. Acta Odontol Scand 51: 201-206, 1993. 16. Kohorst P, Brinkmann H, Li J, Borchers L, Stiesch M: Marginal accuracy of four-unit zirconia fixed dental prostheses fabricated using different computer-aided design/ computer-aided manufacturing systems. Eur J Oral Sci 117: 319-325, 2009. 17. McLean JW, von Fraunhofer JA: The estimation of cement film thickness by an in vivo technique. Br Dent J 131: 107-111, 1971. 18. Tinschert J, Natt G, Mautsch W, Spiekermann H, Anusavice K: Marginal fit of alumina-and zirconia-based fixed partial dentures produced by a CAD/CAM system. Oper Dent 26: 367-374, 2001. 19. Ng J, Ruse D, Wyatt C: A comparison of the marginal fit of crowns fabricated with digital and conventional methods. J Prosthet Dent 112: 555-560, 2014. 20. Behr M, Rosentritt M, Leibrock A, Schneider-Feyrer S, Handel G: In-vitro study of fracture strength and marginal adaption of fibre-reinforced adhesive fixed partial inlay dentures. J Dent 27: 163-168, 1999. 21. Behr M, Rosentritt M, Regnet T, Lang R, Handel G: Marginal adaptation in dentin of a self-adhesive universal resin cement compared with well-tried systems. Dent Mater 20: 191-197, 2004. 541