많은 기공사들은 꾸준히 보철의 기능적인 면과 함께 가장 아름다운 색과 모양, 투명도 등 주변 치아와 조화를 이루며 자연 치아와 가장 흡사한 심미보철을 만들기 위해 노력해왔다. 
이를 위해서는 보철물 제작 술자가 재료의 특성과 작업 과정 전반에 대한 이해가 필요하다. 
이수진 디포유치과기공소장은 6번의 연재를 통해 심미적인 치과보철물의 보다 높은 완성도 향상을 위해 현재 제작하고 있는 세라믹 보철의 종류와 특징을 먼저 알아보고 실전 Tip을 공유한다.
ZERO 편집팀 zero@dentalzero.com

 

 

두 번째 이야기 (PFM의 개요 및 특징)
어느 시대건 사람들은 아름다움을 추구한다. 시대의 흐름에 따라 미의 가치관도 변한다.
과학과 시스템의 발전으로 인공적인 치아를 제작하는 재료는 자연치아와 같은 색채, 광학적인 부분과 요소까지도 진화하여 자연치아와 동일하거나 거의 유사한 조화를 이루는 최종의 단계까지 일정 수준에 올라왔다고 생각한다.
자연치아는 내부에서 또는 외부에서 들어온 광원에 대해 빛을 반사하고 투영하여 투명층으로 뒤덮인 색조가 생명감과 자연스러움을 더욱 높이게 된다. 이 생명감의 표현은 어떤 기법과 기재를 이용해도 쉽지 않다. 모방하고 흉내를 낼 뿐이지 자연치아를 그대로 재현은 불가능하다고 생각한다.
PFM(Porcelain Fused to Metal) 제작 시 Porcelain powder가 올라갈 수 있는 적당한 공간이 확보되어야  한다. 실제 임상에서 보철물 제작 작업시 공간 확보가 어려운 경우가 많아 색조를 선택하면 배열 부분에 문제가 발생하거나 배열을 우선 고려하면 색조의 재현에 문제가 오는 경우가 많다. 하지만 임상에서의 어려운 상황에서도 다색축성 기법으로 자연치아의 색조와 질감에 가깝게 근접하고 표현하기 위해 노력한다.
최근 치과계의 보철물 제작 동향은 Digital Dentistry Solution의 영향으로 Zirconia 보철물 제작 비율이 상대적으로 높아지고 있다. 기공소마다 약간의 차이는 있지만, PFM 작업이 한 달 기준으로 세라믹 보철물 전체비율 대비 10%를 넘지 않는 경우가 많아지고 있다. 보험으로 Implant 보철물을 제작하는 경우 PFM 작업을 많이 하게 된다.  PFM이 Zirconia 상부 보철물과 All-ceramic 보철물보다 다소 심미성이 떨어지는 경향이 있고, 케이스에 따라 내구성이 떨어질 수도 있다. 하지만 오랜 기간 세라믹 보철물로서의 대표적인 위치를 차지하고 있었고 환자별 적응증에 맞게 보철물이 제작되고 있다는 점에서 PFM Crown의 제작은 계속될 것으로 생각한다. 따라서 Digital Ceramist의 두 번째 이야기는 PFM(Porcelain Fused to Metal) Crown으로 제작한 구치부 치아에 대해 이야기하고자 한다. 특히, PFM을 제작하는 각 과정에서 제작 과정별 과정, 특징과 술자의 Build-up 방법에 대해 조금 더 자세히 이야기해보고자 한다.

그림2 디자인 파일 사진 - CAD/CAM System 도입으로 이제 Metal framework 제작 시 일일이 Wax-up 해야 하는 번거로움을 줄일 수 있고 업무의 효율성을 높일 수 있게 되었다. Porcelain powder가 축성될 적당한 공간은 보철의 강도와 밀접한 관련이 있고 가장 중요한 색상 재현에도 큰 영향을 준다. Porcelain powder 축성량(두께)이 너무 두꺼워지지 않도록 공간을 확보, 조정 및 구성(디자인)하고 최소 2.0mm 이하를 형성하는 것이 유리하다.
반대로 공간 부족 시 지대치 재형성(Re-preparation) Build-up 과정과 결과물에 수정을 필요로 한다. 극단적인 Metal두께 변화는 즉, Metal copping의 두께가 너무 얇은 경우 Metal framework의 변형이 될 수 있고, 소성된 Porcelain powder에 Crack이 발생하거나 파절될 수도 있다.

그림3 Metal printed copping 결과물 사진 - Investing & Casting 과정을 하지 않고 Metal printer를 통해 Copping 결과물을 얻을 수 있는 부분이 Analog process에서 Digital solution으로 급변하는 Digital Dentistry Generation의 중심에 있음을 실감하며  많은 작업을 하고 있다.
Copping의 외형은 최종 보철의 축소 형태를 예측하여 정밀하게 조정하고 Porcelain powder가 소성 시 응력을 받지 않도록 각지지 않고 곡면이 되도록 해야 한다. 
Porcelain powder와 Metal framework의 결합(Bonding)은 미량 첨가 원소의 산화 막 생성과 밀접한 관계를 가지며 산화 막에 의한 결합으로 화학적 결합(Chemical Bonding)과 분자간의 인력에 의한 물리적 결합, Under-cut 부위나 요철 등에 의한 기계적 결합(Mechanical Bonding)을 한다. 일반적으로 화학적 결합이 Porcelain powder와 Metal framework의 주된   강력한 결합형식이다. Precious, Semi-precious metal의 경우 합금 내에 포함된 주석(Sb), 인듐(In)이 산화 막을 형성함으로 Porcelain Powder와의 용착이 잘 되지만, 반대로 Non-precious metal의 경우는 Degassing[Oxidation] 과정을 형성하여 크롬(Cr)등이 산화 막을 형성해 용착을 더욱 용이하게 한다.

 

그림4 Opaque - Degassing은 산화 막을 형성하고 금속에서 불순물을 산화시켜 발생하는 가스를 제거하고 금속 표면에 존재하는 유기물을 소각하는 작업을 말한다. Precious metal은 잘 산화하지 않는 경향이 있어 고온 상태에서 강제 산화시켜 Metal의 도재 용착 면에 산화 막층을 형성하는데 그 목적이 있다. Non-precious metal은 Metal 자체가 쉽게 산화 되므로 Degassing 조작이 필요하지 않거나 최소의 과정을 필요로 한다. 오히려 합금화 된 Non-precious metal 합금의 구성 성분에 따라 지나친 산화막이 생기는 경우도 있어 이 부분이 도재와의 화학적 결합을 방해하는 경우도 발생하게 된다. Printed metal은 과한 산화 막으로 Degassing을 진행하지 않고 바로  Opaque paste를 얇게 도포하며 진행하였다. Metal frame 색상을 완전히 커버하고 내부에 잔여물이 남아 있지 않게 한다. 소성 후 약간의 광택이 나는 상태여야 한다.

그림 5 Opaque dentine (OD) - Opaque과 Dentine 사이의 중간단계의 투명도를 가진 Powder로 최종 보철물의 채도 증가나 기저 색상에 영향을 준다. 목표 Shade에 맞게 적절한 색을 선택해 치아 내부색상을 좀 더 안정화 시키기도 한다. 공간이 충분하지 않을 때 Powder가 과하게 올라갈 때도 OD powder를 적절히 사용해 적당한 Dentine과 Enamel powder가 올라갈 수 있게 조절 하는 것도 임상에서의 좋은 활용방법 중 하나이다. Bridge 보철 작업 시 Pontic 부분을 보충해 인접 지대치와 같은 두께의 Dentine과 Enamel powder가 축성될 수 있게 한다. Pontic에만 Dentine powder가 많이 올라가 채도가 떨어져 인접 작업하는 치아와의 색상차이가 나는 부분의 오차를 줄일 수 있는 것 또한 실전에서의 사용 방법이 된다.

그림6  Dentine - 최종 보철물 외형의 축소 형태로 Mamelon부문을 불규칙적으로 축성하고 전체 외형보다 과하지 않게 소성 후 수축을 예상하면서 Build-up 한다. 치아 크기와 위치의 정확한 확인을 위해 치아의 최종 윤곽을 형성하고 0.2-0.3 mm 정도 Cut-back 과정을 진행하고 Enamel powder를 축성할 공간을 확보하기도 한다. 치아 색상과 투명감이 결정되는 중요한 작업이다. 공정상에 정확성이 요구되는 과정인 만큼 되도록 Cut-back 기법을 사용하길 권장한다.

그림 7  Dentine + 투명층 - 치아의 내부구조를 생각하며 치아의 가장 안쪽에 있는 투명층을 Clear 계열의 powder를 이용하여 재현한다. 가장 안쪽에서 우러나오게 하기위해 Dentine 구조를 넘어서지 않게 위치시킨다. 즉 Clear와 Dentin의 Layer 층 두께의 구성이 매우 중요한 부분으로 작용한다. 구치부는 구강 안쪽에 위치하며 빛의 영향을 상대적으로 전치부보다 적게 받기 때문에 작업하면서 함께 고려해야 하는 부분이다. 

그림 8 Bake 사진 - 내부구조를 생각하며 형성했던 캐릭터가 잘 형성이 되었는지 Bake된 정도의 표면 광택을 보고 온도는 적절했는지, 목표 Shade의 내부색상으로 적절한지 등을 파악하고 수정사항이 있다면 수정과 함께 다음 단계 Build-up할 Powder 선택을 고려할 수 있다.무엇보다 내부구조물을 고정시킴으로써 Dentine powder와 Enamel powder가 혼합되지 않게 하는 좋은 방법이기도 하다. 특히 Build-up에 능숙하지 않다면 이 단계를 거쳐 진행해 실패율을 줄이는 것도 방법이다.

 

그림 9  Enamel layering - 법랑질 부분은 빛과 만나면서 굴절 및 산란되어 자연치 특유의 반투명한 성질을 나타내는 부분이다. 법랑질 표면 구조는 전반적 색상에 영향을 주기도 한다. 불규칙적으로 축성해 빛의 산란을 자연스럽게 유도해 Incisal 부위의 활력을 넣어 준다.
전치부 작업시 조금 더 Detail powder positioning 과정을 통해 Incisal 부위 색상의 자연감을 높인다.

그림 10 Build-up - 정확한 Build-up은 형태뿐 아니라 색상에도 영향을 주기에 주변치아와 어울릴 수 있게 수축을 예상하며 적당량을 고려하여 작업한다. 불필요하게 큰 형태는 Powder의 낭비와 작업 시간에도 영향을 주며 무엇보다 색상의 변화가 많이 생기기에 주의가 필요하다.

그림 11  Bake -  부족한 부분이 있다면 Contouring전 Second build-up을 진행해 완벽한 형태 재현과 색상 등을 확인한다.

 

그림 12 Contouring - 윤곽형성 또는 형태부여를 의미하는 단어이다. Build-up으로 형성한 외형을 전혀 새로운 형태를 재현하는 작업이 아닌 적절한 연삭 및 연마 도구를 이용해 섬세한 치아의 형태인 Groove나 Ridge 위치 등의 조정으로 각자 다른 치아의 개성을 표현하고 표면 질감, 교합 조절 및 Contact면 등을 조정하는 작업을 통해 완벽한 수복물을 제작하는 단계이다. 완성도 높은 수복물을 만들기 위해서 정확한 형태 지식과 모델 분석이 요구되는 단계이기도 하다.

그림 13 Contouring tool - 굵은 두께의 bur에서 얇은 bur로, Rough tool에서 Soft tool 순으로 사용해 표면을 정리하고 인접치아와 최대한 유사한 Tooth texture를 형성한다. Tool을 잘 못 선택해 사용하게 되면 보철과 접촉하며 열이 발생하고 보철물 Crack의 원인이 되기도 한다. 적절한 Tool을 이용해 자연치아와 같은 표면의 질감을 나타내고 표면 정리를 해준다.

그림 14 Glazing ,Stain - 교합이나 윤곽 수정을 위한 도재 수복물의 조정은 위치에 따라 인접 치아에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. Porcelain의 거친 표면은 대합치의 이상 마모를 유발하거나 조정된 표면에 플라그나 치석의 축적 또는 치면 세균막 생성 및 음식물 등에 의한 치면 Stain 침착을 증가시킨다. 구강위생 측면에서 본다면 보철물의 거친 표면은 구강 연조직의 염증을 유발하는 주요 원인이 되기도 한다. 또한 조정된 면으로 타액 등의 수분 침윤을 통해 Ceramic 보철물의 강도를 감소시킬 수도 있다. Glazing을 통해 보철물의 표면에 Glass layer를 형성해 보철물의 표면을 보호해야 하는 원인이 여기에 있다. 
Stain은 Build-up에서 재현되지 못하거나, 특별한 개개 치아의 외형적 특성을 자연치와 유사하고 조화될 수 있도록 색상 재현을 할 수 있는 방법이다. 외부 스테인(External Staining Technic)과 함께 사용하는 방법으로 내부 스테인(Internal Staining Technic)이 있다. 충분한 Porcelain Powder의 축성 공간이 부족한 경우 Build-up 대신에 Stain을 이용해 내부의 채도 등을 조절하고 섬세한 특징을 Powder 대신 사용하면 다소 부족한 여건에서 좋은 결과를 얻을 수 있다. 외부 스테인과 내부 스테인 모두 보철물을 자연스럽게 제작하기위한 방법이며 내부 스테인의 경우, 오랜 Build-up 경험을 통해 Powder와의 조화와 결과를 예측하고 적용해야 하므로 정확한 분석과 술자의 테크닉이 매우 중요한 부분이다. 
일반적으로 외부에 사용하는 Stain의 경우 그 종류에 따라 금속 산화물이 주성분으로 구성되어 있다. 보철물에 과하게 적용하는 경우 구강 내에서 부자연스러움이 나타날 수 있기 때문에 적정량을 사용하는 것이 중요하다. 예를 들어, White spot의 표현이나 Groove fit 부분의 Chroma-up 표현 등에 적용하는 경우 자연스러운 표현을 위해 술자의 스킬이 필요하다. 최근에 비단 Zirconia 보철물은 물론 PFM 보철물의 자연스러운 제작에 조금 더 유리한 형광성이 발현되는 Universal type stain 아이템이 사용되고 있고, Stain technic도 변화와 발전을 거듭하고 있어 Build-up에서 약간의 아쉬움이 남는 경우에도 보다 자연스러운 표현을 하는데 유리하게 작용하고 있다.