Research article ISSN 2234-7658 (print) / ISSN 2234-7666 (online) 색상측정기기를이용한복합레진적층수복과단일수복의색상비교분석 송영상, 김자현, 이빈나, 장지현, 장훈상, 황윤찬, 오원만, 황인남 * 전남대학교치의학전문대학원보존학교실, 치의학연구소 Received December 30, 2011; Revised February 13, 2012; Accepted February 24, 2012. Song YS, DDS, MSD, PhD student; Kim JH, DDS, MSD, graduate student; Lee BN, DDS, MSD, PhD student; Jang JH, DDS, MSD, PhD student; Chang HS, DDS, PhD, Assistant Professor; Hwang YC, DDS, PhD, Associate Professor; Oh WM, DDS, PhD, Professor; Hwang IN, DDS, PhD, Professor, Department of Conservative Dentistry, Chonnam National University School of Dentistry and DSRI, Gwangju, Korea *Correspondence to In-Nam Hwang, DDS, PhD. Professor, Department of Conservative Dentistry, Chonnam National University School of Dentistry. 77 Youngbong-ro, Buk-gu, Gwangju, Korea 500-757 TEL, +82-62-530-5819; FAX, +82-62- 530-5629; E-mail, hinso@jnu.ac.kr Colorimetric comparison of single layered dental composite with double layered dental composite Young-Sang Song, Ja-Hyun Kim, Bin-Na Lee, Ji-Hyun Jang, Hoon-Sang Chang, Yun-Chan Hwang, Won-Mann Oh, In-Nam Hwang* Department of Conservative Dentistry, Chonnam National University School of Dentistry and DSRI, Gwangju, Korea Objectives: This study analyzed the difference in color caused by different thickness in enamel layer of composite resins when applied with single and layering placement technique, and evaluated if the results agreed with the shade guide from the manufacturers to verify reliability of the color matching process of the manufacturers. Materials and Methods: For single composite resin samples, 6 mm diameter and 4 mm thickness cylindrical samples were fabricated using Ceram-X mono (DENTSPLY DeTrey) and CIE L*a*b* values were measured with spectrophotometer. Same process was done for layering composite resin samples, making 3 dentinal shade samples, 4 mm thickness, for each shade using Ceram-X duo (DENTSPLY DeTrey) and enamel shade resins were layered in 2 mm thickness and CIE L*a*b* values were measured. These samples were ground to 0.2 mm thickness each time, and CIE L*a*b* values were measured to 1 mm thickness of enamel shade resin. Results: Color difference (ΔE*) between single and layering composite resin was 1.37 minimum and 10.53 maximum when layering thicknesses were between 1 mm and 2 mm and 6 out of 10 same shade groups suggested by manufacturer showed remarkable color difference at any thickness (ΔE* > 3.3). Conclusion: When using Ceram-X mono and duo for composite resin restoration, following the manufacturer s instructions for choosing the shade is not appropriate, and more accurate information for Ceram-X duo is needed on the variation and expression of the shades depending on the thickness of the enamel. (Restor Dent Endod 2012;37(2):84-89) Key words: Colorimetric comparison; Composite resin ; Resin shade; Spectrophotometer 서론 복합레진에의한치아수복은형태와기능만이아니라그심미성회복에도매우중요한의미를가진다. 심미적치과치료를위해서는사용되는수복재의색상과치아의색상차이를시각적으로구분하기힘들정도가되어야한다. 하지만심미수복재료의우수한심미성증진에도불구하고치아와재료간의완벽한색조화는이루어내지못하고있다. 이는치아가갖는색상과동일한색상의재료를선택하는 color matching 과정이시술자의주관적판단이요구되는치아와 shade guide 간의육안비교에의해이루어지는등비표준화되어있기때문이다. 1 색상을결정하는방법에는현재임상에서주로사용되고있는 shade guide를측정하고자하는측정물과육안으로비교하여색상을결정하는방법과 spectrophotometer 와같은측색기기를이용하는방법이있다. 2 전자는검사자의시각특성이나훈련정도그리고주관에따라결정되기때문에객관적이지못할뿐만아니라광원의종류, 빛의양그리고주위색상과같은환경적요소에의해변화할수있 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. 84 Copyrights 2012. The Korean Academy of Conservative Dentistry.
Colorimetric comparison of layered dental composite 다. 후자에의한색상측정법은과학적이며재현가능하지만임상에서도입해사용하기에는실제적으로어려움이많다. 그밖에도여러가지 color matching 방법에따른차이가발생할수있다. 3-7 측정된색상은여러가지색체계에의해표현된다. 그중많이쓰이는방법으로는 Munsell color order system과 CIELAB system이있다. 4,8 전자는 hue, value 그리고 chroma로색을표현하는방법으로색의재현이나전달시인지하기가용이한반면후자는색량과색차의분석에주로사용되고있다. 치아의법랑질과상아질, 특히법랑질은높은투명도를가지며이러한법랑질의높은투명도와이에따라다른상아질색상의표면색상에대한영향은치아에생명력을부여해주는중요한광학적특성이다. 최근에는법랑질의투명도와색상특성을표현할수있는법랑질레진들이소개되고있으며이들을적절히적층수복함으로써기존에는나타낼수없었던색상특성을표현하여심미적만족도를증가시킬수있게되었다. 9 현재시판되고있는광중합복합레진의색상은제조회사에서치아색상에바탕을두고한정된 10내지 20여종이있다. 하지만 10여종의색상만으로치아색상을재현하는것은불가능하며많은연구가들에의해측정된치아의색상범위를재현하기에는재료들의색상이크게부족하며여기에치아의투명도까지고려해야하므로더욱어려워진다. 1,3,10-12 또한적층수복시배경색의색상과적층되는복합레진의색상과투명도는예상치못한결과를가져올수도있다. 1,9 실제임상에서제조사가제시한적층수복시단일수복을한경우와색차가육안으로인지될정도로차이가나타난다. 이에본연구는시판되는복합레진의적층수복이적층두께에따라어떠한표면색상으로표현되는지를기기를이용해측정해보고적층수복및단일수복의결과가제조사들에의해제시된색상표와같은결과를나타내는지를비교분석하여제조사들에의한 color matching 과정에대해신뢰성을확인해보고자한다. 연구재료및방법 실험재료 본연구에는 2 종의광중합형복합레진을사용하였다. 단일수복을위해서는 Ceram-X mono (DENTSPLY DeTrey, Konstanz, Germany) 를사용하였고적층수복을위해서는 Ceram-X duo (DENTSPLY DeTrey) 를사용하였다 (Table 1). 색측정을위해 Spectrophotometer (NF-999, Nippon denshoku, Tokyo, Japan) 를사용하였다. 실험방법 투명도차이를이용하여적층수복이가능하게생산판매되고있는광중합형복합레진을선택하여먼저배경판으로사용될상아질복합레진시편을제작한후색상을측정하고제작된상아질색상시편상에법랑질색상레진을적층하고연마하면서각두께에서의색상을측정하여제조사에서제시한 shade guide 와같은결과를나타내는지비교평가하였다. 1) 시편제작단일수복에사용될복합레진시편을 4 mm 두께의 disc 로 7 개의제시된 shade 당한개씩제작하였다. 직경 6 mm, 두께 4 mm 의고무주형에복합레진을주입하고기포가생기지않게주의하면서레진충전용기구로충전하였다. 양측에얇고투명한셀룰로이드지를위치시킨후투명한 glass slide 를사용해양측에서압축하였다. 압축된레진은 LED 광중합기 (Dr s Light, 1400 mw/cm 2, GoodDrs, Seoul, Korea) 를사용해양면에각각 60 초씩광중합하였다. 중합이끝난시편은 #1200, #1500, #2000 사포를이용하여젖은상태에서양면을연마한후시편의양면에불순물이묻지않도록초음파세척기로세척한후보관하였다. 적층수복의경우에도위와같은방법으로먼저상아질색상복합레진시편을 4 개의색상 (D1,,, D4) 당 3 개씩 4 mm 의두께로제작한후제작된시편에법랑질색상복합레진 (E1, E2, E3) 을제조사의 shade guide 에제시된대로적용하여 2 mm 적층하고광중합하였다 (Table 2). Table 1. The two composite resin investigated Products Shade Manufacturer Ceramix mono Ceramix duo M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7 D1,,, D4, E1, E2, E3 Dentsply, Germany Dentsply, Germany M, Ceram-X mono; E, Ceram-X duo enamel shade; D, Ceram-X duo dentin shade. Table 2. Manufacturer's shade guide of Ceram-X mono and duo offered by DENTSPLY DeTrey A1 A2 A3 A3.5 A4 B1 B2 B3 B4 C1 C2 C3 C4 D4 Mono M1 M2 M5 M6 M7 M1 M2 M6 M6 M3 M4 M4 M7 M3 M5 M4 Duo D1 D4 D1 D4 M, Ceram-X mono; E, Ceram-X duo enamel shade; D, Ceram-X duo dentin shade. www.rde.ac 85
Song YS et al. 2) 색측정시편들의색을측정하기위해서는배경색의영향을받지않아야한다. 황과이의연구에의하면최소 4 mm 의두께에서배경색의영향이최소화한다고하였다. 1 따라서, 본연구에서는 Ceram-X mono 시편의경우 4 mm, Ceram-X duo 의경우 4 mm 의상아질색상레진위에법랑질색상레진을 2 mm 적층하여각각시편을제작하였다. 이렇게준비된각각의시편들을 Spectrophotometer 를이용해 CIE L*a*b* 값을측정하였다. 색측정은각시편당 3 번에걸쳐시행하였으며, 그평균값을채택하였다. 먼저 Ceram-X mono 를이용한단일수복복합레진시편의색상을측정하였다. 다음으로 Ceram-X duo 를이용하여제작한상아질색상의복합레진시편의색상을각각측정한후 2 mm 두께로적층한법랑질색상의레진시편을 2 mm 두께에서부터 1 mm 까지 0.2 mm 간격으로연마하면서색상을측정하였다. 시편을 #1200, #1500, #2000 사포로젖은상태에서연마하고연마과정중에시편의양면에불순물이묻지않도록주의하였으며최종연마후초음파세척기로세척하여시편의표면상태가측정치에미치는영향을최소화하였다. 3) 자료분석단일수복복합레진과두께에따른적층수복복합레진의 CIE L*a*b* 간의색차 ΔE* 값을계산하여제조사에서적층수복시와단일수복시동일한색상을나타낸다고제시한색상군간의색차가시각적으로인지가능한색차범위 ΔE* 3.3 에해당하는지를분석하였다. 그리고단일수복복합레진과적층수복복합레진의색차를제조사에서제시한동일색상군에대해개별적으로비교하였다. 결과 단일색상측정결과 본연구에사용된모든 4mm 두께의복합레진시편의색상을 spectrophotometer 로측정하여 Table 3 과같은 CIE L*a*b* 의값을얻었다. 두께에따른 L*a*b* 값의변화 4 mm 두께의상아질색상복합레진시편에법랑질색상복합레진을 2 mm 두께로적층후측정한색상과법랑질색상복합레진을 0.2 mm 단위로연마한후측정한색상을살펴보면 L* 값은 D4 를제외하고모든시편에서두께가감소할수록증가하였다. a* 값은,, D4 와 D4 에서는두께가감소할수록증가하는양상을보였고 D1 에서는감소하는양상을보였다. b* 값은 을제외한대부분의시편에서두께가감소할수록증가하는양상을보였다. 색차 (ΔE*) 의비교 제조사가같은색상으로제시한단일수복복합레진과적층수복복합레진의두께에따른색상차이 ΔE* 는 Figure 1 과같다. 제조사에서동일한색상을지닌다고제시한 10 개의군들중 6 개군 Table 3. CIE L*a*b* average values of all composite resin sample, 4 mm thick, investigated with spectrophotometer in this study L* a* b * 의색차는모든두께에서시각적으로인지가능한색차범위 (ΔE* 3.3) 를넘어단일수복복합레진과적층수복복합레진사이에색상차이가있음을나타냈다. 다만 M4- 사이의색차를제외한대부분에서약간의예외는있었지만적층수복복합레진의두께가감소할수록단일수복복합레진과적층수복복합레진사이의색차가감소하는양상을보였다. 4 개의군들중에서도 M4- 사이의색차는대부분의두께에서 3.3 이하를나타냈다. 단일수복복합레진과적층수복복합레진사이의색차에더많은영향을미치는것이상아질색상인지법랑질색상인지를알기위해제조사에서제시한두종류의복합레진사이의색차를개별적으로비교한결과가 Table 4 에나타나있다. M1 과 D1 사이와 M5 와 사이를제외하고대부분의상아질색상레진은제조사에서색상이같은것으로제시한단일수복레진과색차가크지않았으나법랑질색상레진은단일수복복합레진과큰색차를나타냈다. 고찰 M1 57.14-0.88 1.65 M2 55.39-0.27 4.49 M3 57.28-0.85 2.75 M4 47.12 0.35 3.73 M5 51.41 0.71 3.58 M6 51.65 0.61 6.60 M7 49.43 1.04 5.05 D1 67.92-0.85 3.14 59.67 0.15 6.82 53.81 1.53 8.15 D4 50.55 2.22 8.01 E1 43.13-1.54-0.77 E2 43.95-1.25-2.59 E3 37.90-0.97-1.73 M, Ceram-X mono; E, Ceram-X duo enamel shade; D, Ceram-X duo dentin shade. 복합레진을비롯한심미수복재료의심미성은꾸준히발전해왔지만최근들어더욱증가되는심미치료에대한환자들의관심과요구에맞춰치아의색상을완벽하게재현하기에는아직부족하다. 여러임상가들과치과관련종사자들이다양한색상과특성을지닌재료를개발하고새로운색상결정방법등을개발하였지만이러한노력에도 86 www.rde.ac
Colorimetric comparison of layered dental composite 12 10 2.0 mm 8 6 4 2 0 1.8 mm 1.6 mm 1.4 mm 1.2 mm 1.0 mm M1-D1 M1-D1 M2- M2- M3- M4- M5- M6- M7-D4 M7-D4 Figure 1. Color differences between single composite and double composite according to the thickness of the double composite. Table 4. Color differences between Ceram-X Mono and Ceram-X Duo Mono-Duo ΔE* M1-D1 10.88 M2-4.89 M3-4.82 M4-8.11 M5-5.23 M6-2.81 M7-D4 3.38 M1-E1 14.23 M1-E2 13.86 M2-E1 13.40 M2-E2 13.49 M3-E2 14.36 M4-E1 6.30 M5-E2 9.88 M6-E3 16.15 M7-E2 9.67 M7-E3 13.52 M, Ceram-X mono; E, Ceram-X duo enamel shade; D, Ceram-X duo dentin shade. 불구하고정확한색상및치아의광학적특성을재현하는것은앞으로도심미치과학영역에서해결해야할문제점으로남아있다. 최근들어서로다른색상의레진이나법랑질의투명도와색상특성을표현할수있는법랑질색상의레진을적층수복하여더욱심미적 인수복물을만들수있도록하는복합레진이소개되고있다. 실제로적층수복의경우단일수복의경우에비해고려사항이많아지고, 시술과정도늘어나는경향이있다. 하지만적층수복의경우단일수복으로표현할수없는투명도차이를이용한깊이에대한느낌을부여할수있다. 또한단순한색상의조합만이아닌적층두께를이용하여색상조절역시가능하다. 따라서본연구에서는복합레진의적층수복이적층두께에따라어떠한표면색상으로표현되는지를측정해본결과시판되는적층수복복합레진인 Ceram-X duo 와단일수복복합레진 Ceram-X mono 사이의색상차가대부분육안으로구분할수있는값인 3.3 이상의결과를나타냈다. 다만 M4 와 사이의색차를제외한대부분에서약간의예외는있었지만적층수복복합레진의두께가감소할수록단일수복복합레진과적층수복복합레진사이의색차가감소하는양상을보여적층수복시얇은두께의법랑질색상레진의적층을시행하면두종류의레진수복물사이에색차를줄일수있으리라고본다. 또한본연구에서는법랑질색상레진을 2.0 mm 두께로적층하여 1.0 mm 까지연마하는방법을사용하였으나이보다더얇은두께의적층을시행하면단일수복시와적층수복시의색차가더줄어들것으로사료된다. 복합레진의두께뿐만이아니라투명도도복합레진의심미를크게좌우하는중요한특징이다. 앞서언급한바와같이, 복합레진은배경색의영향을전혀받지않는두께, 즉최소 4 mm 의두께에서측정되어야한다. 1 따라서이번연구에서는 mono 의경우 4 mm 의두께, duo 의경우배경색의영향을받지않는 4 mm 의상아질색상레진위에법랑질색상레진을 2 mm 적층하여실험하였다. 황과이는 2.8 mm 의두께에서도배경판의색상에따라색상의차이가있다고하여특정두께에서어느정도의투명도를갖는가하는것이재료의색상을결정하는데중요한의미를갖는다고하였다. 1 본연구에서는복합레진의색상을측정하는데있어배경판을사용하지않아서특히법랑질색상레진의색상측정에중요한변수로작용하였을수도있다. 재료의투명도를측정하는방법에는 3 가지가있다. 13 첫번째는백 www.rde.ac 87
Song YS et al. 색배경판과흑색배경판상에서측정된재료의분광반사율의비율로투명도의반대개념인 contrast ratio를측정하는방법이고, 두번째는시편에입사된빛의강도에대해직접시편을투과한빛의강도의비율인투과계수로투명도를나타내는방법이며, 마지막은직접투과한빛에산란된빛을포함해투과계수를환산하는방법이다. 여러연구가들결과에서보여주듯이법랑질은다른치과용수복재료들에비해높은투명도를갖는다. 3-15 따라서복합레진과같은수복재료를이용해치아를수복하기위해서는재료의투명도와두께그리고배경색을고려하여높은투명도를가진법랑질을통해비추어나오는상아질의색상을낮은투명도를가진복합레진으로예측, 재현할수있어야한다. 다수의연구에서 Kubelka-Munk 공식을이용하여예측한레진의표면색상이실제측정값과어느정도일치함을보고하였다. 16-19 본연구에서는단일수복복합레진과적층수복복합레진사이의색차에영향을더미치는것이상아질색상인지법랑질색상인지를알기위해제조사에서색상이같다고제시한두종류의복합레진사이의색차를개별적으로비교한결과대부분의상아질색상레진은제조사에서제시한단일수복레진과색차가크지않았으나법랑질색상레진은단일수복복합레진과큰색차를나타내어적층수복시법랑질색상레진의영향을더받는것으로여겨진다. 즉상아질색상레진보다높은투명도를지닌법랑질색상레진에의해적층수복의색상이영향을더많이받는것으로생각된다. 복합레진표면의광택도또는연마정도도투명도에영향을미친다. 이런이유에서 Ishikawa-Nagai 등은시편을제작하는과정에서시편의양면에투명한슬라이드글라스를위치시켜최고의광택을얻었으며본연구에서도이러한방법을사용하였다. 20 하지만 Crisp 등과 Powers 등이주장했던것처럼재료의투명도는시편의두께에매우민감하다. 21,22 두께와표면의광택중어느것이투명도에더많은영향을미치는가에대한보고는없지만본연구에서는두께에더비중을두었으며표면광택을최대한얻기위해모든시편을 2,000번사포로최종연마하였다. 위에서언급한여러가지변수들이결국재료의투명도에영향을미치게되고재료의두께와배경판의색상에의해관찰자가시각적으로판단할수있는색상과같은외형적특성을갖게된다. 본연구의한계내에서시판되는적층수복복합레진과단일수복복합레진사이에는육안으로구분가능한색차가존재하였다. 이와같이현재임상에서사용되는복합레진들이어떤색상특성을갖는지, 또레진들사이에얼마나색상차이가있는지를정확히알기위해본연구에적용한 CIE L*a*b* 체계와같은정량적비교에바탕을둔색상체계가치과계에도입된다면임상에서색상재현에좀더도움이될것이다. 또한경험에의한색상의재현보다정확한측정및분석결과를토대로색상을재현할수있는있도록좀더많은재료에대해색상을표준화하고광학적특성에대한분석이필요하리라생각한다. 결론 단일수복레진과적층수복레진은적층두께가 1 mm 에서 2 mm 사이일때제조사에서제시한동일색상간에최소 1.37, 최대 10.53 의색차 (ΔE*) 를보였으며 10 가지색상군가운데 6 군에서모든두께에서시각적으로확연한차이를보였다. 상아질색상레진보다법랑질색상레진이단일수복레진과큰색 상차이를나타내는양상을보였다. 다만, 한군을제외한모든색상군에서적층수복레진의경우, 법랑질색상레진의두께가감소할수록단일수복레진과의색차가감소하였다. 또한, M4 와 사이의색차는 5.0 mm 를제외한모든두께에서시각적으로구분할수없는범위내였다. 그러므로, Ceram-X mono 와 Ceram-X duo 를이용한복합레진수복시색상결정에있어제조사의지시에따른사용은적절하지않으며 Ceram-X duo 를이용한수복시적층되는법랑질두께에따른색상변화에대한정확한정보가필요하리라고사료된다. Conflict of Interest: No potential conflict of interest relevant to this article was reported. References 1. Hwang IN, Lee KW. Translucency of light cured composite resins depends on thickness & its influence on color of restorations. J Korean Acad Cons Dent 1999; 24:585-603. 2. Miller LL. Shade matching. J Esthet Dent 1993;5:143-153. 3. Sproull RC. Color matching in d entistry. 3. Color control. J Prosthet Dent 1974; 31:146-154. 4. Grajower R, Revah A, Sorin S. Reflectance spectra of natural and acrylic resin teeth. J Prosthet Dent 1976;36: 570-579. 5. Macentee M, Lakowski R. Instrumental colour measurement of vital and extracted human teeth. J Oral Rehabil 1981;8:203-208. 6. Goodkind RJ, Schwabacher WB. Use of a fiber-optic colorimeter for in vivo color measurements of 2830 anterior teeth. J Prosthet Dent 1987;58:535-542. 7. Cho KM, Shin DH. Color analysis of the natural teeth with a modified intraoral spectrophotometer. J Korean Acad Cons Dent 1998;23:223-235. 8. O Brien WJ, Groh CL, Boenke KM. A one-dimensional color order system for dental shade guides. Dent Mater 1989;5:371-374. 9. Hwang IN, Park SJ, Kim SW, Kim TG, Youm CM, Cho SJ, Hwang YC, Park YJ, Oh WM. The influence of layering placement of different shade composite resins on surface color. J Korean Res Soc Dent Mater 2003;30:325-335. 10. Hwang IN, Oh WM. Colorimetric analysis of extracted human teeth and five shade guides. J Korean Acad Cons Dent 1997;22:769-781. 11. Preston JD. Current status of shade selection and color matching. Quintessence Int 1985;16;47-58. 12. Goodkind RJ, Keenan KM, Schwabacher WB. A comparision of Chromascan and spectrophotometric color measurements of 100 natural teeth. J Prosthet Dent 1985;53:105-109. 13. Brodbelt RH, O Brien WJ, Fan PL. Translucency of dental porcelains. J Dent Res 1980;59:70-75. 14. Brodbelt RH, O Brien WJ, Fan PL, Frazer-Dib JG, Yu 88 www.rde.ac
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