황순주 신동훈 * 단국대학교치과대학치과보존학교실 ABSTRACT ESTIMATION OF RELATION BETWEEN TECHNIQUES OF DYE PENETRATION FOR MICROLEA- KAGE AND SEM EVALUATION FOR MARGINAL ADAPTATION OF THE RESTORATION Soon-Joo Hwang, Dong-Hoon Shin* Department of Conservative Dentistry, College of Dentistry, Dankook University The purpose of this study was to estimate the relation between techniques used for microleakage from dye penetration and for marginal adaptation from SEM evaluation of the restoration. Using high speed #330 bur, class V cavities (4 3 1.5 mm around CEJ) were prepared on the buccal surface of 20 extracted human molars. Six dimples as reference points for SEM and dye penetration evaluation were made with 1/2 round bur. Cavity was bulk filled with microhybrid composite resin (Esthet X) and all-in-one adhesive (Xeno III). Teeth were stored in saline solution for one day, after then, they were finished and polished using Sof-Lex system. Fifty percent silver nitrate dye solution was used for the evaluation of microleakage and resin replica was used for marginal adaptation. All of these were done after 1000 times thermocycling between 5 and 55. Vertical sections were made through three dimples of restoration to obtain samples for the evaluation of dye penetration and inner marginal adaptation. Outer adaptational estimation was done with an intact restoration before sectioning. Dye penetration was determined in three degrees and percentage of outer and inner leaky margin was estimated from SEM image. The data were analysed statistically: Spearman s rho test were used to check relationships between two methods. The result were as follows: 1. There were significant relationships between degree of dye penetration and inner and outer marginal adaptations each (p < 0.01). 2. However, there was no significant relationship between the results of inner and outer marginal adaptation. Within the results of this study, relationship between the percentage of marginal adaptation and microleakage shows significant relationship. However, inner and outer marginal adaptation did not show any significant relationship mutually. [J Kor Acad Cons Dent 31(5):337-343, 2006] Key words: Composite resin, Class V cavity, Microleakage, Marginal adaptation, Dye penetration, SEM evaluation * Corresponding Author: Dong-Hoon Shin Department of Conservative Dentistry, School of Dentistry, Dankook University, San 7-1, Shinbu Dong, Cheonan, Chungnam, 330-714, Korea Tel: 82-41-550-1965 Fax: 82-41-550-1963 E-mail: donyshin@dankook.ac.kr - Received 2006.4.17., revised 2006.9.12., accepted 2006.9.13. - 337
Ⅰ. 서론 수복물의변연을통한미세누출은술후과민증을유발하고, 세균및이물질의침투로인한치수자극과 2차우식증의원인을제공하여수복물의실패를가져온다. 따라서새로운수복물을개발할때에미세누출의평가는가장기본적인연구이다. 수복물의미세누출평가에는색소침투법 1), 미생물침투법 2), 자가방사법 3), 주사전자현미경을이용한변연적합도분석법 4), 유체이동측정법 5), 전기화학적분석법 6) 등이이용되고있다. 최근에는 3차원적정량분석법으로 3차원재구성법 7,8), 미세단층촬영법 9) 등이이용되고있다. 이중 2차원적정성평가로, 색소침투법과주사전자현미경을이용한변연적합도분석법이많이사용되고있다. 색소침투법은색소를침투시켜미세누출도를평가하는방법으로색소입자들이박테리아나상아세관의내경보다작아실제미세누출을평가하기어렵고반드시시편을절단해야하는파괴적인방법이며 2차원측정으로정량적평가가어렵다는단점이있으나편의성과색소침투양상을직접관찰할수있다는장점으로많이사용되고있다. 주사전자현미경을이용한변연적합도분석법은수복물과변연의인상을채득하고복제모형 (replica) 을만들어수복물주변의변연틈새 (gap) 를측정하는방법으로실제변연안쪽의미세누출을관찰하기어렵고미세누출양상을관찰할수없다는단점이있으나비파괴적으로측정할수있어다른미세누출측정방법과병행이가능한장점이있다. 이두가지미세누출측정법은모두 2차원적분석법으로다른방법에비해다소간편한장점때문에많이사용되고있다. 그러나이러한두방법은모두관찰자의주관적평가가필요한것으로, 여러논문에서그상관관계를평가하고있으나서로상반된결과를보이기도한다. Santini 등 10) 은변연틈새가형성된부위에서색소침투가일어나며, 형성되지않은부위에서는색소침투가없었다고하였으나, Youngson 등 11) 은주사전자현미경을이용한변연적합도와색소침투간에는상관성이없었다고하였다. 이렇게그측정법의신뢰도에문제가있을수있고방법간의상관관계역시확인하기가매우어려운실정이다. 또한최근미세누출평가에있어 3차원적인정량분석이개발되었고이러한 3차원적방법과의비교시에그상관관계가없거나적다고하는보고 8) 와반면에상관성이높다는보고 9) 도있다. 이에본실험에서는 2차원적분석법으로많이사용되고있는색소침투법과주사전자현미경을이용한변연적합도분석법간의상관관계를비교하여미세누출도평가에있어방법상의신뢰도를확인하고자하였다. Ⅱ. 연구재료및방법 최근발거한치아우식증이없고수복물이없는사람의대구치 20 개를이용하였다. 주수하의고속핸드피스에 #330 버를이용하여치아의협면중앙에가로 4 mm, 세로 3 mm, 깊이 1.5 mm의와동을형성하였으며모든와동은법랑질로이루어진치관부와상아질로이루어진치근면에와동변연이절반씩위치되도록하였다. 와동형성이끝난후미세입자함유형복합레진인 A3 색상의 Esthet-X (Dentsply Caulk, Milford, DE, U.S.A.) 로충전하였다. 충전하기전의치면처리는단일과정의자가부식형치면처리제인 Xeno III (Dentsply Caulk, Milford, DE, U.S.A.) 를제조사의지시대로 20 초간도포후 2-3 초간공기에건조시킨다음 10 초간광중합하여사용하였다. 모든치아시편은수복물의완전경화를위해실온에서 1 일간식염수에보관한후 Sof-Lex disc (3M, St. paul, MN, U.S.A.) 를사용하여연마하였다. 연마한후수복물변연의상부와하부에정중앙을기준으로, 중앙부위와좌우 0.5 mm간격으로 2 번원형버를이용하여평균지름 0.65 mm ± 0.12 mm의구멍을각각 3 개씩형성하였다 (Figure 1). 온도변화에따른변연누출을유도하기위하여각기섭씨 5 도와 55 도에서침적시간을 30 초로하여 1000 회의온도변화를주었다. 주사전자현미경관찰을위하여각수복물을포함한치아의협면부를부가중합형실리콘 (Aquasil, Dentsply Caulk, Milford, DE, U.S.A.) 로인상채득하고부가중합 Figure 1. Schematic drawing of cavity and hemi-sphere indents. 338
A B Figure 2. Outer marginal adaptation from SEM evaluation: SEM image of outer marginal adaptation (A), mesuring length of full outer margin and marginal gap (B). Nail varnish 를제거한후치아를자가중합형레진 (Orthodontic Resin, Dentsply Caulk, Milford DE, U.S.A.) 에포매하고레진포매한치아를연마기를이용하여각구멍을기준으로절단하였다. 1. 주사전자현미경관찰을이용한외부변연적합도평가 색소침투를시행하기전에제작한외부변연의복제모형을진공상태에서얇은백금박으로도포한다음, 40 배의저배율로수복물과주변의영상을채득하고주사전자현미경상에서직접전체변연의길이를측정하였다. 이후 1000 배의배율로관찰하여변연틈새가있는부위를직접측정하여전체변연중변연틈새가있는비율을백분율로산출하였다 (Figure 2). Figure 3. Inner marginal adaptation from SEM evaluation ( 40): a-length of occlusal wall: b-length of axial wall: c-length of gingival wall. 형실리콘모형재 (MODRALIT-3K, Derve-Dentamid, Germany) 를이용하여복제모형 (resin replica) 을제작하였다. 인상채득이끝난치아는색소침투를위해수복물주변 1 mm를제외한모든치면에 nail varnish 를 2 회도포한다음완전건조시킨후 50% 질산은용액에 10 시간동안치아가완전히잠기도록담근다음, 수세하고증류수에침전시킨상태에서 10 시간형광조사한후현상액 (DS-30, Delf Korea Photo-Chemical Co., Ltd., Ansan, Korea) 에 2 시간침전시키고이후수세건조시켰다. 2. 색소침투도평가 색소침투도는각시편의상하단에형성된 3 개의구멍을기준으로각각 3 회절단하였다. 절단된면을디지털카메라 (Fuji Finepix S1-pro, Fuji Photo film Co., LTD., Tokyo, Japan) 로촬영하여평가하였다. 색소침투도는색소침투가없을경우 0, 치은 / 교합면와벽의 1/2 까지침투된경우는 1, 치은 / 교합면와벽의 1/2 을넘어축벽전까지인경우에는 2, 축벽까지침투한경우에는 3 으로판정하였다. 3. 주사전자현미경관찰을이용한내부변연적합도평가 색소침투도평가를위해절단된단면을외부변연의복제모형제작과같은방법으로인상채득후 polyurethane 모형재 (MODRALIT-3K, Derve-Dentamid, Germany) 를 339
이용하여복제모형을제작하였다. 주사전자현미경상에서 40 배의저배율로수복물과주변의영상을채득하고직접전체변연의길이를측정하였다. 이때법랑질과상아질을구분하여법랑질의전체변연은 a + b 로, 상아질의전체변연은 b + c 로하였다 (Figure 3). 변연틈새역시주사전자현미경상에서 1000 배에서관찰한후직접측정하여전체변연중간격이있는비율을백분율로산출하였다. 4. 통계분석 SPSS Ver 11.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 를이용하여색소침투도와주사전자현미경을이용한외부변연적합도, 내부변연적합도방법간의상관관계를 Spearman s rho test 로 95% 유의수준에서평가하였다. 1. 시편의평균값 Ⅲ. 연구결과 색소침투도에따른시편의평균값은 Table 1 과같다. 색소침투법에서색소침투가축벽까지침투한군인 degree 3 인경우가가장많았다. 2. 색소침투도와변연적합도의상관관계 Spearman s rho test 로비교한각측정법사이의상관관계는 Table 2 와같다. 색소침투법과외부변연적합도, 색소침투법과내부변연적합도사이의유의한상관관계가관찰되었다 (p < 0.01). 그러나, 외부변연적합도와내부변연적합도사이에는유의한상관관계가관찰되지않았다. Table 1. Degree of dye penetration and percentage of outer/inner margin with gap Degree of dye penetration Sample number Outer (%) Inner (%) 0 29 23.18 (39.94) 33.16 (27.12) 1 22 22.56 (35.86) 57.58 (35.65) 2 21 48.82 (40.70) 64.41 (31.25) 3 43 43 (47.19) 43 (69.03) Total 115 36.72 (37.49) 56.95 (33.96) Table 2. Correlation between evaluation methods Correlations Degree Outer Inner Corrlation Coefficient 1.000.341**.405** Degree Sig. (2-tailed)..000.000 Spearman s N 115 115 115 rho Corrlation Coefficient.341** 1.000 -.022 Outer Sig. (2-tailed).000. 0.819 N 115 115 115 Corrlation Coefficient.405** -.022 1.000 Inner Sig. (2-tailed).000.819. N 115 115 115 **; Correlation is significant at the.01 level (2-tailed). 340
Ⅳ. 총괄및고안 수복물의내구성을좌우하는미세누출은다양한원인에의해야기되며, 이러한원인들로는초기에수복재가와벽과긴밀한접착을이루지못하거나, 중합수축에의해수복재가와벽에서떨어져나오는현상, 치아와수복재사이의열팽창계수및탄성율의차이, 합착제나이장재, 기저재의용해등을들수있다 12,13). 이러한미세누출로인해구강액이나박테리아등의독성물질이치질내로침투하게되고이것은술후민감증과 2 차우식, 치수의염증등을일으킬수있으며, 결국수복물의실패를야기하게된다 14). 현재사용되고있는어떠한수복재도이러한미세누출을완전히없애지는못하지만, 재료의발달과더불어치질과의접착력개선및우수한변연봉쇄성을얻음으로써미세누출도상당히줄어들었다. 미세누출도측정등으로평가되고있는이러한변연봉쇄성은수복재뿐만아니라, 접착시스템과의상호작용에의해얻어지며, 접착시스템에서는치질과의접착력이나피착면에의퍼짐성, 용재의성질, 취급의용이성등이영향을미치고, 수복재인복합레진에서는탄성계수, 수축량및열팽창계수등이영향을준다고알려져있다 4,15). 수복물의미세누출을평가하는방법으로색소침투법에대해 Iwami 등 17) 은색소침투법에사용되는 2% methylene blue 와같은색소입자들은박테리아나상아세관의직경보다작기때문에실제임상에서의평가는문제가있다고하였으나, 2 차원적인평가방법으로미세누출부위를직접확인할수있다는장점과편의성등으로많이사용되고있다. 이런색소침투법에사용되는여러색소에대해 Youngson 등 11) 은 5% eosin, 2% methylene blue, 50% silver nitrate, buffered indian ink 의침투력의차이는없다고하였으며이에본실험에서는 50% silver nitrate 를사용하였다. 주사전자현미경을이용한방법에대해 Manhart 등 18) 은변연부의표면의질 (quality) 만을평가할수있고실제내부로의침투는관찰할수없다고하였으나변연적합도에대한실제관찰이가능하고이를정량적으로분석하는것이가능하며다른방법과병행할수있다는장점이있어미세누출평가에있어역시많이사용되고있다 19,20). 본실험에서는단일과정의자가부식형치면처리제인 Xeno III (Dentsply Caulk, Milford, DE, U.S.A.) 를사용하였는데, 이는산처리후다단계시스템처럼프라이머와접착용레진을별도로적용하는방식과는달리술식이간단하고오염가능성이적으며실험과정에서치면처리제를사용함에발생하는실험상오차를줄이기위함이다 21,22). 색소침투법에서는그정도를 4 단계로구분하여분석하였으며그중색소침투가없었던군은 115 개의시편중 29 개 로대개가법랑질변연에서나타났다. 한편축벽까지색소침투가일어난군 (degree 3) 이가장높은분포를나타냈는데이는다양한원인을생각할수있다. 먼저치면처리제로사용한단일병접착제의한계로다단계시스템이나 5 세대접착제에비해상아질접착력이떨어지는이유가있다 23). 그리고적층충전이아닌단일충전을시행하고와동의형태역시박스형태로하였는데이것또한미세누출이커지는원인으로생각된다. 즉, 비피착면에대한피착면의비율인와동의 c-factor 가커지면수축응력이커져초기치질과의접착에좋지않은영향을미치게되고따라서미세누출이커지는원인이되는것이다 24,25). 한편상아질변연보다법랑질변연에서의색소침투가적었는데이는복합레진의치질에대한접착력이법랑질에서보다우수함을보여준다 26). 그리고주사전자현미경을이용한변연적합도분석에서도이를확인할수가있었다. 주사전자현미경을이용한변연적합도분석에서총시편의수는 120 개였는데이중 5 개의시편은주사전자현미경상에서변연을관찰할수가없었다. 이는시편제작과정중복합레진의연마과정에서충분히연마되지못해복합레진이나치면처리제가변연부위에남아있는결과로보이며따라서실험결과에영향을미칠수있어제외하였다. 주사전자현미경을이용해분석한변연틈새와색소침투도간에는높은비례적상관관계를보였다. 이는변연틈새가형성된부위에서색소침투가일어나며, 색소가침투되지않은부위에서는색소침투가없었다는 Santini 등 10) 의연구와일치하는것이다. 즉주사전자현미경을이용한방법을통해침투량은알수가없으나상대적으로변연틈새가높은군이침투도가높을것이라는것을예측할수가있다. 특히내부변연적합도와색소침투도간의상관관계가외부변연적합도보다높았는데, 이는외부의변연틈새보다내부의변연틈새가미세누출에보다큰영향을미친다고볼수있다. 한편하와신 8) 의보고에의하면색소침투도와 3 차원재구성법에의한색소침투율분석간에는상관성이매우낮았고이것은색소침투깊이와침투량간의관계가없다는것으로생각할수있다. 따라서미세누출은 3 차원적인문제로수복물의외부에서의미세누출뿐아니라측면에서의미세누출도생각하여야하며따라서추가적인 3 차원미세누출분석이필요하다. 이처럼미세누출평가를위한색소침투법과주사전자현미경을이용한변연적합도간에는상관관계가있어미세누출측정법으로사용하는데그신뢰성을인정할수있겠다. 다만외부변연보다는내부변연적합도가색소침투법과큰상관관계를보이는점에서볼때미세누출은 3 차원적인현상이며이에미세누출을평가함에 3 차원적인정량적분석법이함께사용됨이필요하다고사료된다. 341
Ⅴ. 결론 미세누출평가방법가운데 2 차원적분석법으로많이사용되고있는색소침투법과주사전자현미경을이용한변연적합도분석법간의상관관계를비교하여미세누출도평가에있어방법의신뢰도를확인하고자하였다. 20 개의발거한사람대구치의협면치경부에와동을형성하고치면처리한후미세입자함유형복합레진 (Esthet-X, Dentsply Caulk, Milford, DE, U.S.A.) 으로충전하였다이후치아면에각 6 개의기준점을형성한후시편을실온보관후섭씨 5 도와 55 도에서 1000 회열순환을주었다. 시편을복제하여주사전자현미경을이용하여외부변연적합도를평가하고 50% silver nitrate 를이용하여색소침투시킨후기준점부위를절단하고내면의색소침투를평가하였다. 각절단된단면을다시시편복제한후내부변연적합도를평가하였다. 각방법을 Spearman s rho test 를이용하여상관관계를분석하여다음과같은결과를얻었다. 1. 색소침투법과주사전자현미경을이용한외부변연적합도와내부변연적합도사이에는유의한상관관계가나타났다 (p < 0.01). 2. 외부변연적합도와내부변연적합도사이에는유의한상관관계가나타나지않았다. 이상의연구결과로볼때, 색소침투법과주사전자현미경을이용한변연적합도분석법의상관관계가나타나며이는미세누출평가법으로사용됨에적절하다고본다. 하지만이는 2 차원적인분석법으로정량적분석인 3 차원의방법들이추가로필요하다고사료된다. 참고문헌 1. Saboia VP, Pimenta LA and Ambrosano GM. Effect of collagen removal on microleakage of resin composite restoration. Oper Dent 27(1):38-43, 2002. 2. Adamo HS, Buruiana R, Schertzer L and Boylan RJ. A comparison of MTA, Super-EBA, composite and amalgam as root filling materials using a bacterial microleakage model. Int Endod J 32:197-203, 1999. 3. Hembree JH Jr. and Andrews JT. Microleakage of several Class V anterior restorative materials: a laboratory study. J Am Dent Assoc 97(2):179-183, 1978. 4. Manhart J, Chen HY, Mehl A, Weber K and Hickel R. Marginal quality and microleakage of adhesive class V restorations. J Dent 29(2):123-130, 2001. 5. Youngson CC, Jones JC, Fox K, Smith IS, Wood DJ and Gale M. A fluid filteration and clearing technique to assess microleakage associated with three dentine bonding systems. J Dent 27(3):223-233, 1999. 6. Von Fraunhofer JA, Adachi EI, Barnes DM and Romberg E. The effect of tooth preparation on microleakage behavior. Oper Dent 25(6);526-533, 2000. 7. Gale MS, Darvell BW and Cheung GS. Three-dimensional reconstruction of microleakage pattern using a sequential grinding technique. J Dent 22(6):370-375, 1994. 8. Ha SY and Shin DH. New quantitative measuring technique for microleakage of the restored tooth through 3D reconstruction. KACD 29(5):413-422, 2004. 9. Cho KM and Shin DH. Quantitiative evaluation of microleakage using microtomography in class V restorations. MS thesis, Dankook University, 2004. 10. Santini A and Mitchell S. Microleakage of composite restorations bonded with three new dentin bonding agents. J Esthet Dent 10(6):296-304, 1998. 11. Youngson CC, Glyn Jones JC, Manogue M and Smith IS. In vitro dentinal penetration by tracers used in microleakage studies. Int Endod J 31(2):90-99, 1998. 12. Gladys S, Van Meerbeek B, Lambrechts P and Vanherle G. Microlekeage of adhesive restorative materials. Am J Dent 14(3):170-176, 2001. 13. Pashley DH and Depew DD. Effects of the smear layer, copalite and oxalate on microleakage. Oper Dent 11: 95-102, 1986. 14. Crim GA and Chapman KW. reducing microleakage in class II restorations: an in vitro study. Quint Int 25 (11):781-785, 1994. 15. Dietschi D, Bindi G, Krejci I and Davidson C. Marginal and internal adaptation of stratified compomer-composite class II restorations. Oper Dent 27:500-509, 2002. 16. Alhadainy HA, Elsaed HY and Elbaghdady YM. An electrochemical study of the sealing ability of different retrofilling materials. J Endod 19(10):508-511, 1993. 17. Iwami Y, Yamamoto H and Ebisu S. A new electrical method for detecting marginal leakage of in vitro resin restorations. J Dent 28(4):241-247, 2000. 18. Manhart J, Chen HY, Mehl A, Weber K and Hickel R. marginal quality and microleakage of adhesive class V restorations. J Dent 29(2):123-130, 2001. 19. Roulet JF. Marginal integrity, clinical significance. J Dent ;22 supple:s9-12. Review, 1994. 20. Glayds S, Van Meerbeek B, Inokoshi S, Willems G, Braem M, Lambrechts P, and Vanherle G. Clinical and semiquantitative marginal analysis of four toothcoloured inlay systems at 3 years. J Dent 23(6):329-338, 1995. 21. Miyazaki M. Onoseh and Moore BK. Effect of operator variability on dentin bond strength of two-step bonding systems. Am J Dent 13(2):101-104, 2000. 22. Yoshiyama M, Carvalho R, Sano H, Honer J, Brewer PD and Pashley DH. Regional bond strengths of resins to human root dentine. J Dent 24:435-442, 1996. 23. Kazemi RB, Meiers JC and Peppers K. Effect of caries disclosing agents on bond strengths of total-etch and self-etching primer dentin bonding systems to resin composite. Oper Dent 27:238-242, 2002. 24. Feilzer AJ, DeGee AJ and Davidson CL. Curing contraction of composites and glass-ionomer cements. J Prosthet Dent 59:297-300, 1998. 25. Feilzer AJ, degeeaj and Davidson CL. Setting stress in composite resin in relation to the configuration of the restoration. J Dent Res 66:1636-1639, 1987. 26. Santini A, Plasschehaert AJM and Mitchell S. Effect of composite resin placement techniques on the microleakage of two self-etching dentin-bonding agents. Am J Dent 14(3):132-136, 2001. 342
국문초록 수복물의미세누출도와변연적합도측정에사용되는방법들사이의상관관계평가 황순주 신동훈 * 단국대학교치과대학치과보존학교실 본연구에서는색소침투법을이용한 5 급복합레진수복물의미세누출도와주사전자현미경을이용한변연적합도를측정하고두방법사이의상관성을평가하고자하였다. 발거된사람의대구치 20 개의협면에고속의 330 번버를이용하여 5 급와동을 ( 백아법랑경계부를중앙으로가로 4 mm, 세로 3 mm, 깊이 1.5 mm ) 형성하고, 평가시참고점으로사용하고자 1/2 번원형버로 6 개의함몰부를만들었다. 제조사의지시에따라단일단계의올인원접착제인 Xeno III 로치면을처리한다음, 미세혼합형복합레진인 Esthet X 로단일충전하였다. 시편을식염수에 1 일간보관한후 Sof-Lex 시스템으로마무리및연마하였다. 이후 5 도와 55 도에서 1000 회열순환시킨다음, 50% 질산은용액을이용하여침투시켰다. 실리콘고무인상재와폴리우레탄모형재로수복물주변의레진복제물을제작하고금도금한다음, 주사전자현미경으로외부및내부변연부의변연적합도를측정하였다. 또한참고점을기점으로수복물을 3 분한다음, 미세누출도를측정하였다. 내부및외부변연적합도와미세누출도평가법사이의상관관계는 Spearman s rho test 를이용하여다음과같은결과를얻었다. 1. 미세누출도와각각의외부및내부변연적합도는유의한상관관계를보였다 (p < 0.01). 2. 내부와외부의변연적합도사이에는유의한상관관계를보이지않았다. 주요어 : 복합레진, 5 급와동, 미세누출, 변연적합도, 색소침투, 주사전자현미경평가 343