서론 
디지털 덴티스트리의 발전과 함께 Monolithic Zirconia는 이제 구치부 수복을 넘어 전치부 심미 보철 영역까지 적용 범위를 넓혀가고 있다. 특히 최근에는 지르코니아 소재의 투명도와 색조 재현성이 크게 향상되면서 단일 구조(monolithic restoration)만으로도 우수한 심미성을 구현하려는 시도가 활발하게 이루어지고 있다.

그러나 자연치의 색조는 단순한 색상(Color)의 개념만으로 설명할 수 없다. 치과 임상에서 사용하는 Shade는 Hue, Value, Chroma뿐 아니라 법랑질(Enamel)과 상아질(Dentin)의 층 구조, 광 투과와 반사, 표면 질감 등 다양한 요소가 복합적으로 작용하여 형성된다. 더욱이 치아는 노화에 따라 법랑질의 두께 감소와 상아질의 구조 변화가 발생하며, 이에 따라 명도와 채도, 투명감이 지속적으로 변화한다.

전통적으로 이러한 자연치의 복잡한 특성을 재현하기 위해 포세린 레이어링 기법이 사용되어 왔다. 하지만 디지털 워크플로우가 보편화된 현재의 임상 환경에서는 작업 시간과 경제성, 재현성 등의 이유로 포세린 레이어링을 적용하기 어려운 경우가 많다. 이에 따라 많은 임상가와 제조사들은 Monolithic Zirconia만으로도 자연치에 가까운 심미성을 구현하기 위한 다양한 스테이닝 기법과 재료 개발에 주목하고 있다.

이번 임상에서는 자연치의 노화에 따른 색조 변화에 대한 이해를 바탕으로, 필자가 실제 임상에서 활용하고 있는 Easy On Stain의 적용 방법과 다중 소성(Multiple Firing)을 이용한 색조 재현 전략을 증례와 함께 소개하고자 한다. 또한 반복 소성이 지르코니아의 기계적 물성에 미치는 영향에 대한 고찰을 통해 보다 효율적이고 예측 가능한 심미 보철 제작 방법을 제시하고자 한다.

 

본문
Monolithic zirconia의 임상 적용 범위는 현재 전치부 심미 보철 영역까지 확대되고 있다. 과거 지르코니아는 주로 강도를 확보하기 위한 core material로 사용되었으나, 재료의 투명도와 색조 재현성이 개선되면서 단일 구조의 monolithic restoration으로도 심미적 결과를 기대할 수 있게 되었다.

심미성을 높이기 위해 Monolithic zirconia에 coloring techinique 이나 Staining techinique을 사용하는게 일반적인 방법이다.

 

 

하지만 이런 과정은 색을 표면 위에 바르는 2차원적인 방법이기 때문에 3차원적인 공간을 형성하는 데에 어려움이 있다. 그래서 치과 임상에서 치아의 색을 단순히 color가 아닌 shade라고 표현하는 이유는, 자연치의 색이 하나의 색상만으로 결정되지 않기 때문이다. 자연치의 색은 hue, value, chroma뿐 아니라 enamel과 dentin의 층 구조, 투명도, 표면 반사에 의해 복합적으로 인지된다.

이러한 치아 색조를 체계적으로 분류하려는 시도는 E. Bruce Clark의 tooth color 1933년 연구에서 출발하였고, 이후 VITA classical A1–D4 shade guide가 널리 사용되면서 shade라는 표현은 치과 임상에서 보편적인 색조 언어로 자리 잡았다.

우리가 보철물 제작 시 재현해야 하는 자연치의 구조는 나이에 따라 지속적으로 변화한다. Enamel은 기본적으로 반투명한 조직이지만, 노화와 함께 마모, 부식, 교모가 진행되면서 두께가 감소하고 표면 광택도 저하된다. 이로 인해 enamel이 가지고 있던 masking effect가 줄어들고, 하방 dentin의 색이 보다 직접적으로 드러나 치아는 점차 어둡고 채도가 높은 색조로 인지될 수 있다.

 

 

Dentin은 치아 색의 기본 바탕을 결정하는 구조이다. 나이가 들수록 2차 및 3차 상아질이 증가하고, dentin 자체는 더 노랗고 채도가 높은 색조를 띠게 된다. 또한 상아질세관은 점차 좁아지거나 mineral deposit에 의해 폐쇄되는 sclerotic change를 보일 수 있으며, 이 과정에서 빛의 산란이 감소하여 일부 영역에서는 dentin의 투명성이 증가한 것처럼 관찰될 수 있다.

 

 

따라서 노화된 자연치는 단순히 “더 불투명해진다” 또는 “더 투명해진다”로 설명하기 어렵다. 얇아진 enamel을 통해 노랗고 진해진 dentin의 색이 더 강하게 드러나고, 동시에 dentin 내부의 구조 변화로 빛의 투과와 산란 양상이 달라진다. 이러한 변화가 복합적으로 작용하면서 노화된 치아는 젊은 치아보다 명도는 낮고, 채도는 높으며, 부위에 따라 더 깊고 투명한 색감을 보이게 된다.

이렇듯 치아는 나이에 따라 다양한 이유와 복잡한 구조로 나이에 따라 변해가고 치과기공사인 우리는 이런 복잡한 치아를 재현하기 위해 포세린 레이어링 테크닉을 사용한다. 하지만 현재 디지털 덴티스트리 시장에서는 포세린 레이어링은 임상적으로 어려울 때가 많다. 그리고 많은 치과 시장에서는 포세린을 뛰어넘기 위한 지르코니아의 개발과 스테인의 개발에 많은 힘을 쏟고 있다. 

임상에서도 많은 임상가들은 색조재현을 각자의 방법과 노력을 하고 있다. 이에 임상가로서 본인이 사용하는 방법에 대해 소개 하고자 한다.

 

 

지르코니아의 특징은 불투명함이다. 이 불투명을 해결하기 위해서, 이트리아라는 성분을 넣어서 4% 이트리아 지르코니아(통칭 4Y), 5% 이트리아 지르코니아(통칭 5Y) 등 이트리아의 함량을 늘려 투명성을 높일 수 있지만, 이트리아는 지르코니아의 강도를 낮추기 때문에 필요 이상으로 사용하는 것은 금기 시 되어있다. 

일반적으로는 5Y 지르코니아를 사용하지만 그럼에도 불구하고 자연치아나 포세린 같은 투명성을 가지는 것은 어렵다.

 

 

첫 번째 케이스는 MA1 블록을 사용해서 제작한 12.22번 케이스이다. 무난한 케이스이지만 이런 특징이 없는 치아들은 약간의 차이에도 어색해 보인다. 

cervical 쪽에 있는 살짝은 redish한 느낌은 easy on stain에 light brown을 사용하였고 절단 쪽은 gray 와 light blue 각각 8:2로 섞어서 자연스러운 투명감을 만들어줬다. 

이 케이스 같은 경우는 젊은 치아이기 때문에, 멀티레이어 블록으로 쉽게 해결하였다.

 

 

두 번째 케이스도 12, 22번 제작 케이스이다. 이 케이스의 특징은 중절치 부분이 레진 비니어가 되어있었고, 내부에 orange 빛이 돌고 외부에는 하얗게 보인다. 내부에 먼저 orange를 사용하였고, 외부에는 약간 레진의 질감을 형성하고 싶어서 white와 structure enamel을 1:1 비율로 조합해서 제작하였다.

타 스테이닝 같은 경우를 사용할 때는 색상 믹스를 굉장히 당연 시 했는데, Doctus Global의 easy on stain 경우에는 임상가가 만든 제품이라는 게 잘 느껴지는 부분이 치아 색상은 셀 수도 없이 다양하지만 어느 정도의 경험으로 빅 데이터가 정리된 상태라면 7-80%는 비슷하게 맞춰지기만 해도 실제로 일하는 실무자들은 업무 시간과 경제성에 큰 도움이 된다고 생각한다.

사실 앞에 두 케이스는 이런 노화가 되기 전 치아들은 지르코니아의 불투명성과 반사를 이용해서 제작할 수 있지만 더 어두운 치아들은 많은 고민을 하게 된다.

그래서 명도가 낮거나 투명감이 강한 자연치아는 지르코니아에 빛을 흡수할 수 있는 스테이닝을 먼저 한번 소성 해주는 것이 굉장한 도움이 된다.

그리고 개인적인 선택의 영역이지만 여러 가지 스테인을 도포 할 때 섞이지 않게 바르는 것은 쉽지 않은 일이다. 그래서 필자는 여러 번 굽는 것으로 대체하고 있다. 

여러 번 굽게 되면 퍼네스에 들어가 있는 시간이 오래 걸리지만 내가 손에 잡고있는 시간은 획기적으로 줄어들게 된다. 

하지만 세라믹 함량이 적은 스테인을 사용하게 되면 색이 혼탁해질 수 있기 때문에 세라믹 함량이 많은 스테인 제품을 사용해야 하는데, 세라믹 함량이 가장 많은 Doctus Global의 Easy on stain을 사용하고 있다. 하지만 스테인 레이어링으로 지르코니아의 소성 횟수가 많아지면 지르코니아의 기계적 강도의 영향을 주는 부분에 대해서 많은 고민하고 생각했다.

지르코니아의 열충격에 우리가 고민해 볼 수 있는 부분은 소성횟수, 소성온도, 히트 사이클링 이렇게 3가지이다.

첫 번째 소성 횟 수 같은 경우는 이트리아의 함량에 따라서 조금 다르긴 하지만 코핑으로 사용되는 3Y 블록은 10번 소성까지도 기계적 강도의 영향이 없었다. 

두 번째 소성온도는 지르코니아의 상 변화가 일어나려면 지르코니아 소성온도(일반적으로 1500°C)까지 올라가야 되는데 일반적인 임상에서 사용하는 퍼네스의 최고온도는 1200°C 정도이기 때문에 소성 온도도 영향을 주지 않는다고 생각한다.

세 번째는 히트 사이클링인데 히트 사이클링이란 지르코니아에 열을 전달하는 속도 즉, 열을어떤 빠르게 가열하고 어떤 빠르기로 식히느냐이다. 지르코니아는 열전도율이 매우 낮기 때문에 열을 너무 빠르게 가열하거나 급냉을 시키면 파절의 큰 원인이 될 수 있다. 

 

 

그러므로 결론은 퍼네스에 소성할 때 지르코니아의 프리히팅 타임을 충분히 주고, 쿨링 타임을 충분히 주면 소성을 여러번 하게 되더라도 지르코니아에는 큰 영향이 없다.

 

 

작년에 연구자로서 Easy on stain에 대해 분석 해본 적이 있었는데, 스테인이라고 믿기 어려울 정도로 유리질이 많이 보였고, 그 결과 자연스러운 색상 발현을 하는 비결이라고 생각한다.(사진 12는 1차 소성, 13은 2차 소성, 14는 마무리 소성)

 

 

세 번째 케이스는 60대 여성분의 케이스이다. 확실히 명도가 어둡고 채도가 진해서 멀티 레이어 블록으로 진행했는데, 1차로 그레이 스테인을 치아 전체에 도포 해주고 그 후에 인접치 색상에 맞춰서 레이어링을 하였다 지르코니아의 불투명한 반사를 내부에서 세라믹 함량이 높은 Easy on stain 중 gray 스테인이 먼저 받아줘서 자연스러운 투명감이 형성된 것 같다.

 

 

마지막 네번째 케이스는 60대 남성분의 상악 전치부, 하악 전악 보철 케이스인데, 상악 구치부 색상과 잘 동화되어 있는걸 볼 수 있다. 지르코니아로 전악 보철을 하게되면 개인적인 경험으로 눈에 어색한 경우가 많은데, 이 케이스도 마찬가지로 내부에 gray로 지르코니아 반사감을 낮춰서 스테인을 진행하니 눈이 튀지 않고 자연스럽게 보이는 것 같았다. 

 

마무리
한국 시장을 보았을 때 치과 및 치과기공소도 심각한 가격 경쟁 과열로 시간과 재료비가 보철 퀄리티에 큰 영향을 주었다고 생각을 하는데, Easy on은 제품명 그래도 짧은 작업 시간과 큰 효율로 저가 시장에 치과기공사들의 한줄기 빛이 되었다고 생각한다.