Effect of resin cements on the flexural strength of ceramic/cement bilayer

Abstract

1. 목 적 접착치의학의 발전과 더불어 다양한 종류의 복합레진 시멘트가 소개되어 현재 복합레진 및 세라믹을 이용한 간접 치아 심미수복이 매우 빈번하게 시행되고 있다. 그 중에서도 세라믹은 복합레진에 비해 일반적으로 증가된 기계적 강도, 탄성계수, 및 화학적 불활성의 특징을 지니고 있다. 하지만 세라믹이 하중을 받아 균열이 발생할 때 스트레스 강도가 세라믹의 파괴인성 역치 이상이 될 때 crack tip에서 응력이 집중되어 파절이 일어난다. 도재수복물의 임상적인 성공여부는 세라믹과 치아 경조직간의 합착제의 접착력에 의해 영향을 받는다. 이러한 합착에 각종의 시멘트를 사용하게 되는데, 이들 시멘트들의 물성은 각각 다르다. 글라스아이오노머 시멘트는 일반적으로 강성이 낮고 탄성 변형에 민감하다. 이런 문제 때문에 전부도재관을 접착하는 경우 인산아연 시멘트보다 바람직하지 않으며 교합력이 적용될 때 더 큰 인장응력이 발생될 수 있다. 또한 균열이 전파되는데 필요한 에너지인 파괴인성이 복합레진보다 낮다. 레진시멘트는 구강내 타액에서 불용성이며 파절강도도 다른 시멘트보다 높다. 접착제를 사용하여 복합레진 시멘트는 상아질에 접착할 수 있고 법랑질에는 내구성이 강한 접착을 형성한다. 레진시멘트는 모든 종류의 보철물 접착에 적용할 수 있는데, 특히 유지가 불량하거나 심미적인 요구도가 높은 전부도재관 같은 경우에 유용하다. 특히, 전부도재의 합착에서는 높은 기계적 물성과 합착강도를 보이는 레진 합착 시멘트가 선호되고 있다. 두 층의 구조를 가진 세라믹의 경우, core 층의 강도에 의해 파절저항성이 달라진다는 보고가 있다. 세라믹의 파절저항성에는 물성과 균열의 분포가 영향을 미친다고 알려져 있다. 세라믹의 물성을 평가하기 위해 사용되는 지표로서 굴곡강도가 있다. 굴곡강도는 재료의 기계적 성능을 평가하는 항목으로 널리 사용된다. 실제로 세라믹 수복물을 합착한 경우, 세라믹의 합착면에 대한 산(HF)처리와 더불어 연결재(silane)의 효과적인 처리에 의해 부착시멘트와의 접착면에서 균열(crack)의 생성 정도에 의해 재료의 강도가 결정된다. 본 연구에서는 이러한 합착용 시멘트의 물성에 의해 세라믹 수복물의 파절저항성이 달라질 것이라는 가설을 증명해보고자 한다. 치아에 접착된 세라믹 수복물과 합착시멘트의 층구조를 가정하여 하중이 가해졌을 때 합착시멘트의 종류에 따른 세라믹 수복물의 굴곡강도(flexural strength)를 측정하여 레진시멘트가 세라믹의 파절에 미치는 영향에 대하여 조사하고자 한다.

2. 방 법 본 연구에서는 CAD/CAM 수복에서 사용되는 feldspathic porcelain인 Vita Mark II ceramic (VMII, Vita Zahnfabrik)을 Z-250 (Z250, 3M ESPE), FujiCem (FC, GC), Variolink N (Ivoclar) dual-cured(VL-DC), 및 Variolink N light-cured(VL-LC)의 4가지 시멘트와 합착하여 굴곡강도를 측정하고 파절단면을 관찰하였다. cement와 합착된 두층의 재료의 물성과의 비교를 위해 각각의 cement만으로 구성된 시편과 ceramic만으로 구성된 시편의 굴곡강도 또한 추가로 측정되었다. 본 연구에서는 만능시험기를 이용하여 시편의 시멘트합착면을 지지점이 위치한 하방으로 향하게 하고 상방으로부터 누르는 3점 굴곡강도를 하중속도 0.5 mm/min로 측정한다. 측정된 굴곡강도는 각각의 시멘트의 종류에 따라 one-way ANOVA를 이용하여 통계분석하고, 균열의 분포에 대한 평가는 weibull 통계를 이용하여 비교, 분석한다.

3. 결 과 합착된 cement에 따라 세라믹-시멘트 합착시편의 굴곡강도간에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. Z-250으로 합착된 세라믹이 가장 높은 굴곡강도값을 보이며, VL-DC군에서 가장 낮은 굴곡강도값을 보였다(p < 0.05). FC군과 VL-LC군 간에는 유의한 차이를 보이지 않았다. 추가로 사용된 재료 자체만으로 제작된 시편에서 얻어진 굴곡강도값을 비교해보면 VMII와 Z250군이 가장 높은 굴곡강도값을 나타내었고, VL는 두 가지 중합모드에서 비슷한 평균값을 보였다. FC군에서 가장 낮은 굴곡강도를 보였다(p < 0.05). FC군의 낮은 굴국강도에도 불구하고 VMII/FC군의 경우 VMII/VL-LC군과 같은 굴곡강도를 보였다. Weibull modulus 또한 합착된 cement에 따라 서로 다른 값을 보였다. VMII/FC군의 경우 FC의 낮은 굴곡강도에도 불구하고 높은 굴곡강도를 보이는 것은 이 군의 높은 Weibull modulus(m)으로 설명할 수 있었다. 또한 VL-DC군의 높은 굴곡강도에도 불구하고 VMII/VL-DC군의 굴곡강도가 낮은 것은 이 군의 낮은 m값으로 설명이 가능하다. 반면에 VL-DC군의 m값이 높음에도 불구하고 VMII/VL-DC군의 m값이 낮은 것은 VMII 세라믹과 VL-DC시멘트의 합착계면의 조작성 또는 적합성의 문제가 있음을 시사한다. 이상의 결과에서 시멘트로 합착된 시편의 굴곡강도의 해석을 위해서는 합착시멘트의 굴곡강도 뿐 아니라, 시멘트 및 시멘트로 합착된 세라믹 시편의 m값도 고려하여야 함을 알 수 있었다.