다양한 bulkfill resin 수복물의 변연적합성에관한비교 연세대학교대학원 치의학과 정자현
다양한 bulkfill resin 수복물의 변연적합성에관한비교 지도교수박성호 이논문을석사학위논문으로제출함 2013 년 12 월 연세대학교대학원 치의학과 정자현
정자현의석사학위논문을인준함 심사위원박성호인 심사위원박정원인 심사위원김광만인 연세대학교대학원 2013 년 12 월일
감사의글 먼저이논문이완성되기까지매과정을성심껏지도해주시고수련생활동안의지가되어주신지도교수박성호선생님께진심으로감사드립니다. 완성도높은논문을작성하도록꼼꼼한지적과격려의말씀을해주신김광만, 박정원선생님께도깊은감사의말씀을드립니다. 또한부족한저를수련생활동안여러면에서크게성장할수있도록가르침을주신이찬영선생님, 이승종선생님, 노병덕선생님, 김의성선생님, 정일영선생님, 신수정선생님, 신유석선생님께도감사드립니다. 앞으로도어디에서나그가르침과보존과의일원이라는마음가짐을잊지않도록하겠습니다. 제가의국에있는동안생활을함께한모든의국원들에게도애정어린감사를전합니다. 지금은졸업한선배들의조언과, 함께하고있는동기와후배들의지지가큰도움이되었습니다. 항상마음으로응원해주는오랜친구혜진이와, 추억이되어주는한성과학고등학교친구들, 멀리 MIT에있지만항상곁에있는것같은지연이에게도애정을전합니다. 그리고지금의제가있기까지모든노력을다해지지해주시고사랑해주신어머니께그동안못다한감사와사랑을전합니다. 또한, 이논문작성에많은도움을주고언제나아낌없는사랑을주는, 사랑하는남편에게도마음을전합니다. 2013 년 12 월 정자현
차례 그림차례... iii 표차례... ⅴ 국문요약... ⅵ I. 서론... 1 II. 재료및방법... 4 1. 연구재료...4 2. 중합수축량측정...5 3. 중합수축력측정...6 4. 굴곡강도와굴곡계수의측정...7 5. 변연적합성의측정...8 가. 시편의제작...8 나. stereomicrocope 을이용한촬영및분석... 11 다. chewing simulator 를통한기계적부하의적용... 11 라. 변연적합성의분석... 12 6. 통계분석... 13 III. 결과... 14 i
1. 중합수축량의측정... 14 2. 중합수축력의측정... 15 3. 굴곡강도와굴곡계수의측정... 16 4. 변연전체길이에대한불완전변연길이의백분율 (%IM)... 17 IV. 고찰... 20 V. 결론... 26 참고문헌... 27 Abstract... 30 ii
그림차례 Fig 1. Schematic diagram of custom made Linometer... 5 Fig 2. Schematic drawing of the custom made polymerization shrinkage stress measuring machine with a sample in place... 6 Fig 3. Schematic drawing of 3-point bending test... 7 Fig 4. Occlusal and proximal view of cavity preparation... 8 Fig 5. Schematic diagram of resin placement of control group (Z3)... 8 Fig 6. Schematic diagram of bulkfill resin placement (TB,SD,VB)... 9 Fig 7. Schematic diagram of bulkfill resin placement (SF)... 9 Fig 8. Chewing simulator... 12 Fig 9. Mechanical loading... 12 Fig 10. Analysis of line... 12 Fig 11. Change of the linear polymerization shrinkage versus time... 14 Fig 12. Change of the polymerization stress versus time... 15 Fig 13. Mean percent(%) of imperfect margin length to whole cavity margin length(% IM) before and after thermo-mechanical loading... 18 Fig 14. The % ratio of imperfect margin (%IM) in each tooth area before thermo-mechanical loading... 18 iii
Fig 15. The % ratio of imperfect margin (%IM) in each tooth area after thermo-mechanical loading... 19 iv
표차례 Table 1. Composite materials used in this study... 4 Table 2. Composition of composite materials... 4 Table 3. Amount of linear shrinkage and standard deviation... 14 Table 4. Amount of shrinkage stress and standard deviation... 15 Table 5. Flexural strength and standard deviation... 16 Table 6. Flexural modulus and standard deviation... 16 Table 7. Mean percent(%) of imperfect margin length to whole cavity margin length(% IM)... 17 Table 8. Charactierstics of bulkfill resin and effect on marginal adaptation... 25 v
국문요약 다양한 bulkfill resin 수복물의 변연적합성에관한비교 본연구의목적은서로다른 bulkfill resin들의중합수축, 굴곡강도, 굴곡계수를측정하고이에의한복합레진수복물의변연적합성에미치는영향을평가하는것이다. 복합레진은 4가지종류의 bulkfill resin(sdr(sd), venus bulkfill(vb), Tetric N- ceram bulkfill(tb), Sonicfill(SF)) 과대조군인 Filtek Z350(Z3) 을사용하였다. 재료들의중합수축량과중합수축력을측정하고, 굴곡강도와굴곡계수는 3점굽힘시험법으로측정하였다. 변연적합성측정을위해건전한사람의하악대구치 40개에한쪽은 CEJ하방, 다른한쪽은 CEJ 상방에치은변연이위치하는 MOD 2급와동을형성하여 8개씩 5군으로나누어복합레진을수복한시편을제작하였다. 대조군은적층법으로충전하고, SD와 VB는 3.5 mm의 bulkfill을충전후나머지부분을 Z3로충전하였다. TB는 3.5 mm의 bulkfill 후나머지부분을 TB로충전하고, SF는한번에 sonic energy를이용해 bulkfill하였다. 전체변연을따라 stereomicroscope에연결된디지털카메라로변연을촬영한후 (x100) 사진상에서와동전체변연길이에대한불완전변연길이의비율을백분율로분석하였다 (%IM). 그후 Chewing simulator로 thermomechanical loading을가한후같은방법으로 %IM을분석하였다. 각군의중합수축량, 중합수축력, 굴곡강도, vi
굴곡계수, %IM 결과에대해 95% 유의수준에서 one-way ANOVA를시행하고, loading 전후의 %IM의차이는각군별로 paired T-test로비교하였다. 변연부위별로그룹별차이를 Kruskal Wallis test로비교분석하였다. 중합수축량은 Z3 < TB,SF < SD,VB (p<0.05), 중합수축력은 SF TB Z3 < SD < VB (p<0.05), 굴곡강도는 VB, TB, SD < Z3, SF (p<0.05), 굴곡계수는 VB < SD < TB SF Z3 (p<0.05) 로나타났다. %IM은 load 전에는그룹간의유의차가없었고, load 후에는 TB, SF Z3, VB SD (p<0.05) 였으며, 모든그룹에서 load 후 %IM이증가하였다 (p<0.05). 구치부수복용 bulkfill composite resin의 stereomicroscope을이용하여관찰한변연적합성은 thermo-mechanical loading 후 %IM이 TB, SF Z3, VB SD 로나타났고이는재료의중합수축량, 중합수축력, 굴곡강도에영향을받은것으로사료된다. 핵심되는말 : bulkfill resin, 변연적합성, 중합수축력, 중합수축량, 굴곡강도, 굴곡계수 vii
다양한 bulkfill resin 수복물의 변연적합성에관한비교 < 지도교수 : 박성호 > 연세대학교대학원치의학과 정자현 I. 서론 최근직접수복재료로전치부및구치부수복에복합레진이널리사용되고있다. 복합레진은심미성이우수하고치질과의접착이가능하나중합과정에서약 2-3% 의중합수축이일어나며이는여러가지문제를일으킬수있다 (Krejci et al., 2005). 이러한중합수축에의해치아-수복물간의미세간극이발생되어세균의유입으로이차우식, 치수의병적변화등을발생할수있게된다 (Davidson and Feilzer, 1997). - 1 -
와동을한번에 bulk filling 을하는경우에는교두변위와미세누출이증가할수있다고알려져왔다 (Park et al., 2008). 따라서중합수축을최소화하기위해 c- factor 를줄이기위한적층법 (Versluis et al., 1996), curing mode 의변화 (Hofmann et al., 2003), stress absorbing intermediate layer 의이용 (Haak et al., 2003), 글라스아이오노머를이용한 sandwich technique (Dietrich et al., 1999) 등이제시되었다. 하지만최근에, 한번에가능한중합깊이를증가시켜기저재의바닥에서도적절한강도를얻고 modified methacrylate resin 과 polymerization modulator 를이용하여중합수축을낮춰한번에 4-5mm 두께를충전할수있도록한 bulkfill resin 들이개발되었다. 현재까지개발된 bulkfill resin 은, non-flowable type 과 flowble type 으로나뉘어지며, flowable resin type 의경우추가적인 final capping layer 가필요하다고하였다 (Ilie et al., 2013). Czasch 와 Ilie 는 flowable type 으로알려진 SDR 과 Venus bulkfill 로 4mm 충전시에도 Vickers hardness 나중합율등의물성이낮아지지않음을확인하였다 (Czasch and Ilie, 2013). 또한, Matthias 는 SDR 을기저재로하여여러종류의레진에대해 MOD 와동의변연적합성을분석한결과, SDR 을 4mm 의기저재로사용하는것은변연적합성에부정적인영향을미치지않는다고하였다 (Roggendorf et al., 2011). Moorthy 등도 SDR 을이용한레진수복물에관한실험에서 SDR 을사용한경우기존의레진에비해치경부미세누출은같았지만교두변위가감소하였다고했다 (Moorthy et al., 2012). - 2 -
하지만이제까지연구된 bulkfill resin 에관한연구는 bulkfill resin 의임상적사용을지지하고있긴하지만한연구에종합적인 bulkfill resin 을모두포함하고있지는않으며, 이들의기계적물성과변연적합성과의관계에대해서는연구된바가없다. 변연적합성에는구강환경 ( 교합력, 온도변화 ) 과수복재의중합수축, 굴곡계수등의 물리적성질이영향을미친다 (Poggio et al., 2013). flowable resin 을 stress absorbing intermediate layer 로사용하는것은상아질면에의적합을좋게할뿐아니라중합과기능적부하중의스트레스를흡수한다는의견이있어왔다 (Chuang et al., 2004). 그러므로 bulkfill 레진의변연적합성을이러한재료의특성과연관지어분석하고자한다. 본연구의목적은서로다른 bulkfill resin 들에따른복합레진수복물의 변연적합성을분석하고, 각 bulkfill resin 들의중합수축, 굴곡강도, 굴곡계수의영향을 평가하는것이다. 영가설은다음과같다. 첫째, 서로다른 bulkfill resin 을사용했을때각 bulkfill resin 에따른복합레진수복물의 변연적합성에는차이가없다. 둘째, 중합수축량, 중합수축력, 굴곡강도, 굴곡계수등은복합레진수복물의변연적합성에 영향을주지못한다. - 3 -
Ⅱ. 재료및방법 1. 연구재료 이번연구는제조사별로다른 5 종의복합레진을사용하여시행하였다. 연구에 사용된복합레진의종류및조성은 Table 1,2 에정리되어있다. Table 1. Composite materials used in this study Code Product Manufacturer Z3 Filtek Z350 3M ESPE, St Paul, MN, USA SD SDR Dentsply Caulk, Milford, DE, USA VB Venus Bulk Fill Heraeus Kulzer, Dormagen, Germany TB Tetric N-ceram bukfill Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein SF SonicFill Kerr, West Collins, Orange, CA, USA Table 2. Composition of composite materials Code Base resin Filler(wt/vol.%) Z3 Bis-GMA/EMA, UDMA 78.5/59.5% SD Modified urethane dimethacrylate EBPADMA/ TEGDMA 68/44% VB UDMA, EBPDMA 65/38% TB Bis-GMA, UDMA dimethacrylate co-monomers 78/55% (including prepolymer) SF Bis-GMA, TEGDMA, EBPDMA 83.5/68% From manufacturer s information. BIS-GMA: Bisphenol A dimethacrylate BIS-EMA: Bisphenol A polyetheylene glycol diether dimethacrylate UDMA: Urethane dimethacrylate TEGDMA: Triethyleneglycol dimethacrylate EBPADMA: Ethoxylated Bisphenol A dimethacrylate. - 4 -
2. 중합수축량측정 레진과의접착을방지하기위해 glycerin gel 을금속디스크와슬라이드글라스위에얇게도포한다음중합수축을측정하기위해 Linometer (R&B Inc., Daejon, Korea) 의금속디스크위에 0.07 g 의레진시편을위치시키고슬라이드글라스를덮었다. 슬라이드글라스를상부에고정시키고슬라이드글라스에닿지않는한도내에서 최대한가까이 LED type 의광조사기 (Bluephase, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) 를위치시킨다음 600 mw/cm 2 로 30 초중합시켰다. 광조사가진행됨에따라복합레진은빛의방향으로수축을하며, 복합레진과함께금속디스크도같이이동을하고, 이동변위를 LVDT sensor 가탐지하게되고, 측정된결과는컴퓨터에저장된다 (Fig. 1). 중합수축량은광조사시작한시점부터 120 초동안 8 회측정하였다. Fig. 1. Schematic diagram of custom made Linometer. - 5 -
3. 중합수축력측정 복합레진의중합수축력은중합수축력측정장치 (R&B Inc., Daejon, Korea) 를사용하여측정하였다 (Fig. 2). 이기기는모터에의하여금속봉이상하로움직이도록되어있으며, 금속봉에가해지는중합수축력은금속봉에연결되어있는 load cell 에의해측정된다. 아크릴판을통하여빛이아래로부터투사되어복합레진을중합시키게되며, 전과정은본기기를위하여개발된소프트웨어에의하여제어된다. 우선실험에사용되는수복재료 0.3 g 을금속봉말단에위치시키고시편의두께가 1 mm 가되도록금속봉위치를조절한후위소프트웨어를이용하여금속봉과복합레진사이의스트레스상태를영점으로조절하였다. 영점조절이이루어진후 LED type 의광조사기 (Bluephase, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) 를이용하여 600 mw/cm 2 로 40 초동안아크릴판을통하여시편을광조사시키고, 이때복합레진에의해발생된힘을소프트웨어가 0.5 초마다기록하게하였다. 중합수축력은광조사를시작한시점부터 180 초동안 8 회측정하였다. Fig. 2. Schematic drawing of the custom made polymerization shrinkage stress measuring machine with a sample in place - 6 -
4. 굴곡강도와굴곡계수의측정 3점굴곡강도의측정은 ISO 4049 에따라 25 mm X 2 mm X 2 mm 의금속 mold를이용하여각복합레진의시편을제작하였다. 중합은시편의모든면을포함할수있게이동하며윗면과아랫면을각 20초씩 3회광조사하였다. 만능시험기 (Instron universal testing machine, USA) 를이용하여 3점굽힘시험법 (three-point bending test) 으로각 10개의시편을시험하였다. 지지대간격 (span length) 는 20 mm로 cross head speed는 1 mm/min으로하여측정한후굴곡강도 (σ, flexural strength) 와굴곡계수 (E flexural, flexural modulus) 를다음식에따라계산하였다. σ = E flexural = F: maximum load, l: 지지대간격 b: 시편의 width, h: 시편의높이, y: 변형량 Fig. 3. Schematic drawing of 3-point bending test. - 7 -
5. 변연적합성측정 가. 시편의제작 치관에균열이나우식이없는발거된건전한사람의하악대구치 40 개에고속다이아몬드버를이용하여근심측부터원심측까지이르는 box 형태의 2 급와동을형성하였다 (Fig.4). 치아의크기는그룹별로균등하게배분하였다. 중심와에서부터의와동깊이는 4.5 mm, 협설측너비는 3.5 mm 이며인접면의한쪽은법랑질에, 다른한쪽은상아법랑경계부 1 mm 하방상아질에위치하도록했다. Fig. 4. Occlusal and proximal view of cavity preparation. Fig. 5. Schematic diagram of resin placement of control group (Z3, resin filled in numerical order). - 8 -
Fig. 6. Schematic diagram of bulkfill resin placement (TB,SD,VB, resin filled in numerical order). Fig. 7. Schematic diagram of bulkfill resin placement (SF, resin filled in numerical order). 40 개의시편을 8 개씩 5 개의군으로나누어재료의적용은다음과같이제조사의 지시에따랐다. - 9 -
37% 인산 (DenFil etchant, Vericom Co) 으로 15 초간산처리 ( 법랑질은탐침으로 agitation 하고상아질은 agitation 하지않는다 ) 후수세하였다. 상아질접착제 (XP bond, Dentsply Caulk, Milford, DE, USA) 를적용한후 20 초간 LED type 의광조사기 (Bluephase, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) 로교합면과인접면에서각각광중합시켰다. 다음과같은방법으로복합레진을충전하였다. - 대조군 (Z3) 복합레진을 2 mm 씩수평적층법으로적용한후각층별로 20 초간 LED type 의광조사기 (Bluephase, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) 로교합면, 인접면에서각각광중합시켰다. Figure 5 에충전모식도를나타내었다. - Flowble bulkfill resin (SD, VB) : bulkfill 용복합레진 (SD, VB) 을 3.5mm bulk filling 후 20 초간광중합하고그위에 대조군의레진 (Z3) 을충전하였다. 광조사방법은대조군과같다. Figure 6 에 충전모식도를나타내었다. - Non-flowable bulkfill resin(tb, SF) 복합레진 (TB) 을 3.5mm bulk filling 후 20 초간광중합하고그위에복합레진 (TB) 을한층으로충전하였다. 충전모식도는 Figure 6 과같다. Sonicfill 의경우는제조사에서 제시한 sonically activated handpiece 를이용하여충전하였으며다른 bulkfill resin 에비해 1-2mm 더깊게충전가능한것으로나와있어와동전체를한번에 충전하였다. 광조사방법은대조군과같다. Figure 7 에충전모식도를나타내었다. - 10 -
나. Stereomicroscope 을이용한촬영및변연분석 모든시편은 microscope 하에 resin polishing 하여변연을정리하였다. Stereomicroscope(Leica S8APO, Leica Microsystems, Wetzlar, Germany) 을이용하여 100 x 확대하여전체변연을따라구간별로변연을현미경에연결된디지털카메라로촬영하였다. 변연은교합면법랑질변연 (EO), 인접면의수직법랑질변연 (EV), 치경부법랑질변연 (EC), 치경부변연이상아질인쪽인접면의수직법랑질변연 (EVD), 치경부상아질변연 (DC) 으로분류된다. Stereomicroscope 하에서촬영한사진을 image J program(version 1.46, National Institute of Mental Health, Bethesda, Maryland, USA) 을사용하여현미경사진상에서의불완전변연의길이를측정하였다. 간극, 법랑질파절, 균열등은불완전변연에포함되었다. 와동의전체변연길이에대한불완전변연 (imperfect margin) 길이의비율을측정하고이를백분율로기록하였다. (%IM) %IM = (imperfect margin / total margin) X 100 다. Chewing simulator 를통한기계적부하의적용 Chewing simulator CS-4.8 (SD Mechatronik, Feldkirchen-Westerham, Germany) (Fig. 8) 를이용하여 thermodynamic condition (5-55 o C) 하에서 5 kgf(49n), 600,000 회의 mechanical loading 을가했다. 8 개 chamber 하방의플라스틱 sample holder 에시편을 embedding 하여고정후상부에서 steel rod 에의해레진수복물 중앙에 loading 이가해지는저작상황을재현하였다 (Fig. 9). 수직으로 6mm, - 11 -
수평적으로 0.3mm 운동을하며 Rising speed 는 55mm/s, descending speed 는 30mm/s, forward speed 는 30mm/s, backward speed 는 55mm/s 이다. Fig.8. Chewing simulator. Fig. 9. Mechanical loading 라. 변연적합성의분석 Mechanical loading 후시편치아를꺼내 load 전과같은방법으로 stereomicroscope 을 이용해변연을촬영했다 (Fig.10). Fig. 10. Analysis of line - 12 -
6. 통계분석 1) 각군의중합수축량, 중합수축력, 굴곡강도, 굴곡계수를 one-way ANOVA 로비교분석하였고, Scheffe analysis 로사후검정하였다. 2) 각군의와동변연전체길이에대한불완전변연의백분율차이를 One Way ANOVA 로비교분석하였고, 각군별로 Mechanical loading 전 후차이를 Paired T- test 로비교분석하였다. Scheffe analysis 로사후검정하였다. 3) 변연부위별로그룹별차이를 Kruskal Wallis test로비교분석하였다. 모든통계는 95% 유의수준에서검증하였다. - 13 -
Ⅲ. 결과 1. 중합수축량의측정 120 초후의중합수축량및표준편차는 Table 3 에나타내었고측정된값을 비교해보면 Z3 < TB,SF < SD,VB 순으로나타났다 (p<0.05). 시간에따른 중합수축량의변화는 Fig. 11 에나타내었다. Table 3. Amount of linear shrinkage and standard deviation (SD : standard deviation) Average(μm) SD(μm) Z3 11.98 a 0.86 SD 32.38 c 1.27 VB 34.33 c 3.14 TB 15.31 b 0.86 SF 16.43 b 0.89 Different letters indicate different linear shrinkage values at p<0.05 level. Fig. 11. Change of the linear polymerization shrinkage versus time - 14 -
2. 중합수축력의측정 180 초후의중합수축력및표준편차는 Table 4 에나타내었고측정된값을 비교해보면 SF TB Z3 < SD < VB 순으로나타났다 (p<0.05). 시간에따른 중합수축력의변화는 Fig. 12 에나타내었다. Table 4. Amount of shrinkage stress and standard deviation (SD : standard deviation) Average(kgf) SD(kgf) Z3 3.03 b 0.16 SD 4.00 c 0.11 VB 4.94 d 0.18 TB 3.01 ab 0.11 SF 2.81 a 0.19 Different letters indicate different shrinkage stress values at p<0.05 level. Fig. 12. Change of the polymerization stress versus time - 15 -
3. 굴곡강도와굴곡계수의측정 측정된굴곡강도와표준편차는 Table 5 에나타내었고측정된값을비교해보면 VB, TB, SD < Z3, SF 순으로나타났다 (p<0.05). 굴곡계수와표준편차는 Table 6 에 나타내었고측정된값을비교해보면 VB < SD < TB SF Z3 순으로나타났다 (p<0.05). Table 5. Flexural strength and standard deviation (SD : standard deviation) Average(MPa) SD(MPa) Z3 128.05 a 8.99 SD 101.26 b 11.39 VB 97.36 b 5.63 TB 100.21 b 5.69 SF 136.67 a 6.49 Different letters indicate different shrinkage stress values at p<0.05 level. Table 6. Flexural modulus and standard deviation (SD : standard deviation) Average(GPa) SD(GPa) Z3 6.32 a 0.65 SD 3.04 c 0.63 VB 1.10 d 0.15 TB 5.33 b 0.43 SF 6.03 ab 0.45 Different letters indicate different shrinkage stress values at p<0.05 level. - 16 -
4. 변연전체길이에대한불완전변연길이의백분율 (%IM) 와동의변연전체길이에대한불완전변연길이의백분율평균값및표준편차를 Table 7, Fig.13 에나타내었다. load 전에는그룹별로유의한차이가없었다. (p>0.05), load 후 TB, SF Z3, VB SD (p<0.05) 순으로나타났고모든군에서 mechanical loading 전 후에통계적인유의차가있었다. (p<0.05) Fig 14, 15 에서는각변연구역별로 (DC, EC, EO, EV, EVD) 그룹별 %IM 을나타내었다. Load 전에는유의한차이가있는그룹이없었고, load 후 EC 에서 SF < SD, SF < VB (p<0.01), EO 와 EV 에서 SF < SD (p<0.01) 로나타났고이외에는통계적인유의차가없었다. Table 7. Mean percent(%) of imperfect margin length to whole cavity margin length(% IM) (SD : standard deviation) Thermo-mechanical loading Before After Average SD Average SD Z3 4.49 a 2.92 20.44 ab * 10.96 SD 2.64 a 1.62 26.26 b * 5.24 VB 1.75 a 1.51 22.05 ab * 8.46 TB 4.07 a 2.82 12.73 a * 3.94 SF 2.49 a 1.83 13.49 a * 1.87 Different letters indicate different %IM level among filling materials (p<0.05) before and after thermo-mechanical loading respectively. * indicates significant differences in %IM between before and after thermomechanical loading(p<0.05) - 17 -
Fig. 13. Mean percent(%) of imperfect margin length to whole cavity margin length(% IM) before and after thermo-mechanical loading Fig. 14. The % ratio of imperfect margin (%IM) in each tooth area before thermomechanical loading (Group1=Z3, 2=SD, 3=VB, 4=TB, 5=SF) - 18 -
Fig. 15. The % ratio of imperfect margin (%IM) in each tooth area after thermomechanical loading (Group1=Z3, 2=SD, 3=VB, 4=TB, 5=SF) - 19 -
Ⅳ. 고찰 본연구의결과, Mechanical loading 후의 %IM 의정도를그룹별로비교해보면 TB, SF Z3, VB SD 로나타났다 (p<0.05). 이는 TB, SF 등의 non-flowable type 의 bulkfill resin 이 VB, SD 등의 flowable type 에비해우수한변연적합성을보였음을뜻한다. Table 8 에본연구에서실험한재료의물성과변연적합성을함께나타내었다. 본연구에서는중합수축량과중합수축력이작은 TB, SF 가비교적우수한결과를나타냈다. TB 는제조사의주장에따르면 ivocerin 이라는 initiator 를포함하고있으며이것이 polymerization booster 로작용하여더깊이중합될수있다. 또한, shrinkage stress reliever 로작용하는특별한 filler 를포함하여이것이중합수축스트레스를줄여주는완충제역할을하고 modulus 를낮춰준다. 다른레진들과는 조금다른특성을갖는 SF 는높은굴곡계수를갖지만가장좋은변연적합성을 보였다. 이는 SF 가 sonic energy 를이용하는독특한방법으로적용되기때문으로생각된다. 제조사에따르면 SF 에는 sonic energy 에반응하는 special modifier 가존재하여 sonic wave 가전달되면활성화되어 viscosity 를 87% 낮춰준다. 이는 sonic activation 이끝난후에일정정도회복되는데 sonic activation 전보다는낮은 viscosity 를보인다. 일반적으로중합수축량이동일하면낮은 viscosity 의복합레진이더우수한변연적합성을보이는것으로알려져있다 (Peutzfeldt and Asmussen, 2004). Poggio 등은본연구와유사하게여러가지레진을이용하여 - 20 -
2 급와동레진수복물의미세누출을현미경으로관찰하였는데 Sonicfill 을이용한경우 SDR 을이용한경우보다우수한변연적합성을보였다 (Poggio et al., 2013). SD. VB 는 filler 의 vol% 가각 44%, 38% 정도로 TB, SF 의 55%, 68% 에비해 낮다. filler 함량이증가하면중합되는단량체의함량이낮아지므로중합수축량이 작아지지만재료의탄성은낮아지게된다 (Braga et al., 2005). 그래서 SD, VB 와 같이 flowable 한성질을갖는레진은흐름성을좋게하기위해 filler 가적게 함유되어있으며탄성이좋지만중합수축량은크다 (El-Damanhoury and Platt, 2013). 레진수복물에서의 gap 형성은중합수축과비례하며 (Peutzfeldt and Asmussen, 2004) 중합수축스트레스가높을수록미세누출이증가한다 (Ferracane, 2005). 본연구에서는 SD 와 VB 로와동전체를충전한것이아니라기저재처럼충전후위에는 Z3 로동일하게충전하였으나 Kim 과 Park 의연구에비추어보면하부레진의중합수축이상방의레진에영향을줄수있다 (Kim and Park, 2011). Kim 과 Park 의연구에서와동을한번에충전한것보다두층또는세층으로나누어충전한경우교두변위가적게일어났으며, 나누어충전한경우에서도특히처음충전한층에서많은교두변위가나타났다 (Kim and Park, 2011). SD 와 VB 는 filler 가적게함유되어있어물성이일반충전용레진에비해 낮으므로전체와동을충전할수없고기저재로사용후일반충전용레진으로덮어줘야한다 (Ilie et al., 2013). 또한, filler 의 % 는굴곡강도와비례하며 (Rodrigues Junior et al., 2007) 본연구에서도 SD 와 VB 의굴곡강도가낮게나타났다. 스트레스가가해지는상황에서는교합력에파절되지않기위해높은굴곡강도가필요하다. 불완전변연에법랑질파절등파절된변연이포함되므로굴곡강도가낮은 - 21 -
레진은더취약한변연을가질것이다 (Yap and Teoh, 2003). 또한, 본연구에서는치수강이노출되지않도록하기위해서는와동형성깊이에한계가있어서와동의깊이가 4.5mm 정도로제한되었고따라서 SD 와 VF 상방에위치한레진의두께가 1mm 이하로얇아지는부분이생겨 loading 에견딜수있는강도가약해졌을수있다. 한편, 굴곡계수도변연적합성에영향을미칠수있는요소중하나인데, Flowable resin 같이낮은굴곡계수를갖는기저재를사용하면 mechanical loading 시가해지는충격을흡수하게되어변연적합성에좋은영향을미친다는주장이있어왔다 (Kemp- Scholte and Davidson, 1990; Senawongse et al., 2010). 하지만 Jang 등은일반충전용레진아래 flowable resin 을사용하였을때, mechanical loading 전후에서 모두 microleakage 의개선을발견하지못했다 (Jang et al., 2001). Kwon 등도 교두변위실험에서 flowable resin 을 lining 한경우오히려큰교두변위를보였다고했다 (Kwon et al., 2012). Braga 등은다양한 flexural modulus 를갖는 flowable resin 을일반충전용레진하방에 lining 하여실험한결과스트레스감소효과가없었다 (Braga et al., 2003). 이처럼 flowable resin 을 intermediate layer 로사용하는방법의장단점여부에는논란이있다. 본연구에서도 flowable 한성질을갖는 bulkfill resin 인 SD 와 VB 가다른레진들보다굴곡계수가낮지만 loading 후더높은변연적합성의파괴를보였다. 중합수축력은중합수축량 X 굴곡계수에영향을받게된다 (Braga et al., 2005). 이는굴곡계수가낮지만이들의중합수축량이이효과를상쇄시킬정도로크게작용했을가능성이있다. - 22 -
그리고 SD, VB 와같은 flowable type 의 bulkfill resin 에서변연적합성이좋지않게나타난것은이들의너무낮은굴곡계수와관계되있을수있다. flowable 한성질을갖는다고해도레진종류에따라굴곡계수의크기가다양하다. Kwon 등의실험에서도너무낮은굴곡계수를갖는기저재를사용한경우에는변연적합성에불리한영향을미쳤다 (Kwon et al., 2010). 또한, 본연구에서는 SD 와 VB 가 3.5mm 의두께로사용되었다. 앞에언급한 flowable resin 을 lining 하여좋은 결과를얻은논문들의경우 0.5-1mm 정도의얇은층을사용하여본실험과 직접적으로비교하기에는차이가있을것으로생각된다. 본연구에서는변연적합성을치아의변연의위치에따라분석해보았고그결과를 Fig.14 와 Fig.15 에나타냈다. mechanical loading 전에는변연의위치나재료그룹별로별차이가없었다. 하지만 mechnical loading 후에는그룹별차이가전체변연을분석한것과유사한경향성을나타내었으며유의차가있게나타난것은 EO, EV 에서 SD 와 SF, EC 에서 SD 와 SF, VB 와 SF 였다. 또한, DC margin 은다른위치의변연들에비해재료에관계없이높은불완전변연비율을보였다. 치아에복합레진을수복할때형성되는응력은재료자체의특징뿐만아니라와동의 C-factor ( 접착면 / 비접착면 ), 광조사방법, 복합레진과와동벽과의결합력등다양한요인의영향을받는다 (Ferracane, 2005). 본실험에서는와동크기와형태, 광조사방법, 상아질접착제를동일하게적용함으로서복합레진자체의특성을제외한요인을제어하였다. Stereomicroscope 으로레진수복물의변연을촬영하여불완전변연의길이를 측정하는 protocol 은이전연구 (Kwon et al., 2010) 에근거하였다. Thermo- - 23 -
mechanical loading 전에침투된 %IM 값은스트레스가가해지기전에형성된미세간극을의미하며, 초기변연적합성을평가할수있다. 측정결과 loading 전에는그룹별로유의한차이가없었고대체로낮은 %IM 을나타냈다. 이는 loading 이가해지기전에는재료에관계없이좋은변연을보였으며 bulkfill resin 들도좋은초기변연적합성을보였음을뜻한다. 이는 stereomicroscope 으로의촬영을위해현미경하에서레진을연마한영향도있을것으로생각된다. 하지만변연적합성은교합력과온도등의구강내상황에의해서도영향을받으므로임상과유사한상황하에변연적합성이파괴되는정도를비교하기위해 chewing simulator 를이용하여 5-55 o C 의 thermocycling, 5 kgf(49n), 600,000 회의 mechanical loading 을가하였다. 모든군에서 mechanical loading 전 후에통계적인유의차가있었다. 이는 mechanical loading 에의해변연적합성이파괴됨을알수있으며 thermocycling 을시행한다른연구와비슷한결과를나타낸다 (Kwon et al., 2010; Roggendorf et al., 2011). 본실험에서사용한 chewing simulator 와비슷한조건인 Zurich wear testing method 에서 1,200,000 cycle 이 in vivo 의 5 년과일치한다는보고가있었다 (Heintze, 2006). 본실험에서는다양한 bulkfill resin 의변연적합성에관해평가해보았다. 하지만수복물하방의미세간극을평가하는내부적합성도접착제의용해나술후과민성측면에서중요한지표가된다 (Eick and Welch, 1986). Kim 등의연구에서질산은용액과 micro-ct 를이용해레진수복물의내부적합성을분석한결과중합수축이큰재료가내부적합성이좋지않았으며 SDR 은일반 flowable resin 과 non-flowable resin 의중간정도의중합수축과내부적합성을보였다 (Kim and Park, 2013). 이는 - 24 -
SDR 이 단량체를연결하는 polymerization modulator 가레진골격의중심부에 위치하여 conformational flexibility 의특성을보이면서고분자량단량체의첨가로 일반적인 flowable resin 에비해낮은중합수축량을나타내도록개발되었기때문이다. (scientific Compendium SDR TM ) Kim 등의연구에서는 SDR 외의 bulkfill resin 들은 포함되지않았다. 그러므로본연구에서발전하여다양한 bulkfill resin 들의 내부적합성을함께평가해보는것이필요하다. 또한, 본실험에서는 flowable bulkfill resin 에서 final capping layer 가필요하다는점에만주목하였는데현재까지 class 2 와동에서 bulkfill composite resin 의구체적인수복방법이아직제시되지않았으므로이에관한구체적인연구가추가로필요하다. 결과적으로, 구치부수복에서의중합수축량, 중합수축력, 굴곡강도등이변연적합성에영향을미치는것으로생각되며, 굴곡계수는수복물하방에서간접적으로영향을주고있는것으로사료된다. 결과적으로서론에서제시했던영가설은모두기각되었다. Table 8. Charactierstics of bulkfill resin and effect on marginal adaptation Shrinkage Stress Strength Modulus Z3 A B A D SD C C B B VB C D B A TB B AB B C SF B A A CD - 25 -
V. 결론 구치부수복용 bulkfill composite resin 의 stereomicroscope 을이용하여관찰한 변연적합성은 thermo-mechanical loading 후 %IM 이 TB, SF Z3, VB SD 로 나타났다. - 26 -
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Abstract Comparison of marginal adaptation of bulkfill resin composites Ja-Hyeon Jeong Department of conservative dentistry The graduate school, Yonsei University (Directed by Professor Sung-ho Park, D.D.S., M.S.D., Ph.D.) The purpose of this study is to evaluate the marginal adaptation of various bulkfill resin restorations and effects of polymerization shrinkage, flexural strength and flexural modulus on the marginal adaptation. Four bulkfill resin (SDR(SD), venus bulkfill(vb), Tetric N-ceram bulkfill(tb), Sonicfill(SF)) and Filtek Z350 as a control was used. First, polymerization shrinkage strain and stress were measured. Flexural strength and flexural modulus were measured by 3-point bending test. A class 2 MOD cavity (cervical margin of the one proximal side was placed in dentin) was prepared on 40-30 -
extracted sound lower molars. Control group was filled by incremental technique. SD and VB group was filled with 3.5mm bulkfill base layer and capping layer of control resin. TB was filled with 3.5mm bulkfill base layer and capping layer of TB. SF was bulkfilled at one time with sonic energy. Images of magnified marginal area were captured using stereomicroscope under 100X magnification. % ratio of imperfect margin(%im) was measured from images. After thermo-mechanical loading by chewing simulator, cavity margin was analyzed in the same manner. One way ANOVA was used to compare the polymerization shrinkage strain, stress, flexural strength, flexural modulus, %IM between the groups in 95% confidence level. A paired T-test was used to compare %IM before and after thermomechanical loading. Kruskal Wallis analysis was used to compare %IM between group in different margin area. Polmerization shrinkage strain showed Z3 < TB,SF < SD,VB (p<0.05), polymerization shrinkage stress showed SF TB Z3 < SD < VB (p<0.05), flexural strength showed VB, TB, SD < Z3, SF (p<0.05) and flexural modulus showed VB < SD < TB SF Z3(p<0.05). %IM showed no significant difference between groups before loading and TB, SF Z3, VB SD (p<0.05) after loading, and there was a significant difference between before and after loading in all groups (p<0.05). Marginal adaptation of posterior bulkfill composite resin was evaluated with streomicroscope and %IM showed TB, SF Z3, VB SD (p<0.05) after loading. - 31 -
The result was influenced by polymerization shrinkage strain, polymerization shrinkage stress, flexural strength. Key words: bulkfill resin, marginal adaptation, polymerization shrinkage strain, polymerization shrinkage stress, flexural strength, flexural modulus - 32 -