Noteworthy differences between vertical sintering of zirconia restoration : pilot test
부산가톨릭대학교 보건과학대학 치기공학과

Jae-Hong Kim(김재홍), Se-Yeon Kim(김세연), Doo-Hyeon Hwang(황두현)
* 교신저자(Corresponding author) : 김재홍(kjhong@cup.ac.kr)

 

<서론>
세라믹 소결은 외부의 열적 변화에 의해서 고체 상태의 물체로 변화되는 것을 말하며, 내부 및 외부의 지르코니아 물성에 큰 영향을 미친다. 이것은 지르코니아의 치밀화 비율과 입자의 성장 비율에 영향을 미치기 때문이다. 일반적으로 지르코니아 소결을 위해서는 1,400℃ 이상의 온도가 필요하다. 입자가 높은 온도 (1,400℃이상)에서 소결 후 냉각할 때, 대략 1,200℃에서 정방정계에서 입방정계로 상의 변화가 일어난다.

결정상이 변화하는 동안 스트레스가 지르코니아의 파절을 유발할 수 있다. 세라믹 소결은 가열 속도, 유지 시간, 환경, 그리고 평균 입자 크기, 모양, 입자 크기 분포 등과 같은 시스템의 기하학적 또는 위상학적 요인과 같은 여러 제어 가능한 변수에 민감하다.

또한, 열 충격과 세라믹 시편을 통한 열전달은 외부 표면을 통한 열전도 속도가 제한되기도 한다. 따라서 본 연구의 목적은 지르코니아 블록의 소결 환경(위치)가 지르코니아 수복물의 적합도에 미치는 영향에 대해 평가하는 것이다.

 

 

<연구방법 및 재료>
1. 시편 제작
본 연구에서 상악 우측 제2소구치가 상실되어있고, 상악 우측 제1소구치, 상악 우측 제1대구치를 지대치로 가정하여 치아 모형 (Model #3017, Viade products, CA, USA)을 준비하였다. 지대치 변연부 형태는 챔퍼 (chamfer), 그 삭제량은 깊이 1.2 mm가 되게 함으로써 지대치의 본 모형을 완성하였다.

지르코니아 교의치 제작을 위한 첫 번째 단계인 마스터모델의 디지털 모형화와 두 번째 단계인 상부 구조물 디자인 과정은 지대치 부분의 경우, 단관 제작법과 동일하며, 지대치 이외에 가공치부분은 자정형 (hygienic type)으로 디자인하였고, 각 지대치와 가공치와의 연결부의 단면적은 9mm2 단면적의 타원형을 적용하였다.

디자인이 완료된 CAD 데이터는 개방형 형태의 STL 파일로 저장되었으며 이를 CAM 소프트웨어 (Mayka dental version 4, Picasoft, France)에 추가로 입력하였다. 입력된 설계 정보를 토대로 변환된 NC파일을 CAM 장비 (DWX-50, Roland DG Corporation, Japan)로 전송하여 입력하고 반 소결 상태의 지르코니아 블록 (Luxen 5G Smile Multi, DentalMax, Korea)을 장착한 후, 가공하였다. 제작이 완료된 시편은 ㈜케이아이 국산 지르코니아 소결로 (Smile 2000, KI, Korea)를 사용하였으며, 소결 조건은 다음과 같다. 
    

 

 

2. 적합도 측정 : 실리콘 레플리카 테크닉
보철물의 정확도를 평가하기 위하여 변연 및 내면 적합도를 측정하였다. 측정을 위해 측정 단면을 협-설, 근-원심 단면으로 구분하였다. Holmes 등이 발표한 연구에서의 기준에 따라 측정하였고, 모든 부위에서의 gap의 측정은 지대치의 측정부위로부터 보철물까지의 수직이 되는 거리를 변연 또는 내면 간격으로 정의하고 측정하였다.

측정지점은 시편마다 각각 10개의 다른 지점들로 지정하였다. 보충 설명 하자면, 변연 간격 측정 지점은 A, J 지점이고,  내면 간격 측정 지점은 B, C, I, J 지점이며, 교합면 간격 측정 지점은 E, F 지점과 이었다. 제작이 완료된 지르코니아 보철물의 내면에 적정양의 light body silicone (Vonflex S Light, Vericom, Korea)을 채운 후, 곧바로 마스터모델에 위치시키고 지압 (finger pressure)을 가하여 적합 시켰다.

경화된 light body silicone을 보철물로부터 분리시키는데 이때 실리콘이 찢어지지 않도록 주의한다. 마스터 모델 위의 light body silicone film은 코어와 마스터모델과의 간격을 나타내주는 역할을 하는데 두께가 매우 얇을 경우, 찢김에 대한 저항이 작고 형태 유지가 힘든 탓에 그 위에 heavy body silicone (Vonflex S Heavy, Vericom, Korea)을 추가적으로 덮음으로써 안정화 시켰다.

razor blade를 사용하여 협(순)-설경과 근-원심경으로 분할하였다. 분할의 목적은 절단된 단면에서 연질 실리콘의 두께를 측정하기 위함이다. 총 4조각으로 분할된 실리콘 조각을 이용하여 부위별 반복측정을 위해 지대치당 총 4 방향에서 (협, 설, 근심, 원심면) 변연 및 내면간격을 측정하였다. 절단된 단면에서 연질 실리콘의 두께를 측정하기 위하여 140배율의 digital microscope (MXB 2500FE; Hirox, Tokyo, Japan)로 관찰하였다.

 

 

<결과>
변연 및 내면적합도 부위를 세밀하게 분석하기 위해서 각 지대치 별 A, J (margin gap), B, C, D, G, H, I (axial wall), E, F(occlusal) 10지점의 평균(표준편차)를 분석한 결과 가장 작게 나타난 집단은 변연적합도의 경우 소구치와 대구치 모두 ‘DOWN’ 소결위치의 A지점인 40.41(8.42)㎛과 60.33(9.42)㎛이었다.

내면적합도의 경우 가장 작게 나타난 집단은 소구치와 대구치 모두 ‘DOWN’ 소결위치의 G지점인 41.39(6.74)㎛와 49.08(3.36)㎛이었다. ‘DOWN’ 소결위치 집단의 변연 및 내면적합도가 ‘TOP’ 소결위치 집단보다 전반적으로 우수한 것으로 나타났다.

 

 

 

<결론>
본 연구 결과를 토대로 지르코니아 보철물의 소결 환경(위치)가 낮게(바닥) 있는 경우, 비교적 우수한 적합도를 보인다는 점에서 디지털 치과 임상에서의 적용 가능성과 효율성을 높일 수 있는 기초 자료로 활용될 수 있다. 하지만 한 회사의 제품만을 사용했고, 시편의 개수가 한정적이며 구강 외에서 규격화한 모형으로 측정한 결과이기 때문에 실험결과의 일반화에는 일정 정도의 한계를 내포한다. 

 

<Acknowledgment>
본 학술논문은 ㈜케이아이와 부산가톨릭대학교 산학협력단의 ‘국산 세라믹 소결로(KI Smile 1000, 2000)의 치과기공 임상유용성 평가’ 연구용역에 의한 결과의 일부 내용이며, 예비 실험(pilot experiment)과정 중에 도출 되었다.

 

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