Introduction
Are all zirconias the same?
구치부에서 세라믹 보철물은 한때는 single unit에만 한정되었었습니다. CAD/CAM 기술로 인하여 고강도 세라믹을 이용한 보철물 제작이 가능하게 되었습니다. 이제는 치과재료로 지 르코니아를 사용함으로써, 치과의사는 전치부와 구치부 모두에 multi-unit 보철물을 할 수가 있습니다. 지르코니아의 굴곡강도와 fracture toughness가 이러한 부분을 일부 가능하게 하 였습니다.
하지만 많은 제조사에서 제작하는 지르코니아 재료는 제조과정이 서로 다르며 안정성에서도 차이가 있습니다. 예로, 모든 제조사가 적합한 in vitro, in vivo 임상 실험을 거친 것이 아닙 니다. 최종보철물의 품질은 제조과정이 얼마나 세심하고 정확한 관리 하에서 재료의 신뢰도 를 입증할 수 있는 엄격한 실험방법을 통해 진행되었는지에 따라 직접적으로 좌우됩니다.
What can be different?
1. Pre-sintered zirconia의 공정 과정이 품질(performance attribute)에 영향을 미칩니다.
2. 지르코니아 파우더의 차이가 보철물의 강도/영구성, 투명도에 영향을 미칩니다.
3. 압축 조건과 압축 방법이 보철물의 마진적합도, 강도, 투명도에 영향을 미칩니다.
4. Pre-sintering 하는 조건이 pre-sintered 재료의 강도와 millability에 영향을 미칩니다.
5. 지르코니아의 염색이 재료의 마진적합도, 강도, 투명도에 영향을 미칩니다.
What should I be asking?
치과의사는 최종보철물로 어떤 지르코니아 제품을 받는지에 주의하여야 합니다. ‘당신이 요 청했던 지르코니아입니다’ 라고 하는 지르코니아에 단순히 만족해서는 안됩니다. 지르코니 아의 차이점을 아는 치과의사라면 거래하는 기공소에 아래와 같은 질문을 해봐야 합니다.
1. 어느 브랜드의 지르코니아를 사용하십니까? 왜 그 제품을 사용하십니까?
2. 이 제품은 믿을만한 임상결과와 재료과학이 뒷받침되어 있습니까?
치과의사가 지르코니아 재료의 차이점을 일단 이해한다면 필요에 따른 가장 적합한 재료를 훨씬 쉽게 결정할 수 있을 것입니다.
Why Lava zirconia?
이 책자는 Lava의 5년 임상결과 재료의 밀링, 제조 과정, 마진적합도, 투명도, 심미성에 대 한 자료를 포함하고 있습니다. 적합한 제품을 선택하는데 있어서 이 정보를 활용하시기 바 랍니다.
Zirconia is not alike! (모든 지르코니아가 다 같지는 않다!)
CAD/CAM 기술로 인하여 Alumina와 Zirconia와 같은 고강도의 세라믹재료로 치과보철물을 만드는 것이 가능해졌습니다. 예전에는 구치부의 세라믹 수복은 single unit에만 한정이 되 었었습니다. 현재는 지르코니아가 치과재료로 사용이 되면서 세라믹 수복물을 전치와 구치 모두에 적용할 수 있게 되었습니다. 지르코니아 재료가 높은 굴곡강도와 (알루미나와 비교 하여 거의 두 배) 뛰어난 fracture toughness를 가지고 있기 때문에 이러한 것들이 가능하 게 되었습니다.
몇몇 회사에서 치과산업에 지르코니아 재료를 선보이고 있습니다. 지르코니아 재료는 화학 적으로 매우 비슷하며 3%의 Yttrium Oxide treated Tetragonal Zirconia Polycrystal이 포함 되어 있습니다. 대부분의 경우 Yttrium oxide의 leaching을 방지하기 위하여 소량의 alumina (<0.25%)를 같이 처리하기도 합니다.
지르코니아가 화학적으로는 매우 유사할지 모르지만 반드시 똑같지는 않습니다.
빵은 화학적으로는 대부분 비슷하지만 색깔, 점도, 맛은 매우 다릅니다. 화학식 외에 많은 요소들이 최종 결과에 영향을 미치는데 그 요소들에는 각 재료를 섞는 순서, 곡물의 크기, 밀가루의 점도, 반죽을 굽는 온도와 시간 등이 해당됩니다. 재료와 굽는 과정 외에 주방장 의 기술 등도 최종 결과에 상당한 차이점을 줄 수 있습니다.
지르코니아 세라믹은 화학적으로는 유사하지만 제조되는 과정에서 기계적, 시각적으로 다른 특징을 보일 수 있습니다. 지르코니아를 가지고 작업을 하다 보면 깎는 과정 (예. Wet milling vs dry milling)과 소성과정의 온도 (Vita TM YZ-Cube – 1,530℃ ; Lava framework – 1,500℃; Cercon – 1,350℃) 등에서 차이가 있습니다..
무엇이 다를 수 있습니까?
기본적으로 시장에는 pre-sintered 지르코니아와 HIP (hot isostatic pressing) 지르코니아가 있습니다. Pre-sintered 지르코니아는 재료가 아직 부드럽고 분필과 같은 점도를 가지는 상 태에서 milling을 합니다. Milling 후 소성 과정을 한번 더 거친 후 완전한 밀도에 도달합니 다. HIP 재료는 완전히 소성된 단계에서 milling을 합니다. 여기서는 pre-sintered 지르코니 아들의 차이점에 대해서 설명하도록 하겠습니다.
Pre-sintered 지르코니아가 진행되는 과정에서 최종 결과에 미치는 영향
진행과정 진행 변수 최종특징
파우더 CO-precipitated (대부분의 파우더)
Mixed oxide process (cheaper)
입자 크기 (0.07~0.3μm)
Spray dying & organic additives
투명도
강도
수명
가수분해에 대한 안정성 (Hydrolytic stability)
Sinter behavior Pressing Axial compacting
Isostatic compacting
압력 (800~3000 bar)
Clean room (공기 중의 오염에 의 한 결점이 없음)
마진적합도
투명도
강도
Pre-sintering 온도
시간
마진적합도
Machinability Machining
Coloring 색소 (powder processing 과정의 일부)
용액
마진적합도
투명도
강도
수명 Final sintering 온도 (1360 ~1530℃)
시간
투명도
강도
수명
가수분해에 대한 안정성 Fig 1. Pre-sintered 지르코니아의 제작과정의 주된 절차와 임상적으로 미치는 영향
Pre-sintered 지르코니아는 크게 세가지 단계로 제작됩니다. [fig 1] 지르코니아 파우더는 pressing 되고 pre-sintering 됩니다. 이 과정은 주로 제조사에서 진행됩니다. 치과기공소에 서는 이러한 pre-sintered 블록을 밀링하고, 코핑 또는 framework를 sintering하여 최종 밀 도를 얻게 됩니다.
제조사에서의 pre-sintered 블록의 제작과정은 지르코니아의 파우더의 출처와 pressing&pre-sintering 조건에 따라서 달라집니다.
1) 파우더
지르코니아 파우도는 입자의 크기가 다르거나 다양한 입자 사이즈가 다르게 분포되어 있거 나 다른 첨가제 (예. Pressing 과정에서 묶어주는 역할)가 포함되어 있을 수 있습니다.
Yttrium oxide나 alumina와 같은 첨가제들은 재료 안에서 다양한 방법으로 분포 되어 있을 수 있습니다. 예를 들어, 전체 재료에 골고루 분포 되어 있을 수도 있고 입자 가장자리에 높은 농도로 분포되어 있을 수도 있습니다. 입자의 크기는 지르코니아의 가장 중요한 특징 인 강도와 transformation toughening에 중요한 역할을 합니다. 입자의 크기에 따른 분포는 추후의 다공성에 영향을 미치고 결과적으로는 재료의 투명도에 영향을 미치게 됩니다. 첨가 제의 분포는 sintering 된 재료의 hydrothermal 안정성에 영향을 미칩니다.
지르코니아 파우더의 차이점이 보철물의 강도/long-term stability과 투명도에 영향을 미칩니 다.
2) Pressing condition
파우더는 우선 pressing되게 되는데 이 과정은 두 가지 서로 다른 과정에 의하여 이루어집 니다 (예. isostatically 또는 axially). 이 pressing 과정은 pre-sintering 과정에서 가장 이상 적인 블록을 만들어낼 수 있도록 조정됩니다. Pressing 하는 방법에 따라 재료의 균질성과 밀도 분포가 결정되고 결국 마진 적합도가 결정됩니다. Pressing 과정은 강도, 투명도에 차 이를 줄 수 있으며 지르코니아의 최종소성온도에 영향을 미칩니다.
Pressing 조건과 pressing 방법은 보철물의 마진적합도, 강도, 투명도에 영향을 미칩니다.
3) Pre-sintering
Pressing된 지르코니아 파우더는 적합한 강도와 milling되기 적합한 블록으로 생산되기 위해 서 furnace에서 이상적인 온도에서 pre-sintering 됩니다.
Pre-sintering 조건은 pre-sintering된 재료의 강도와 milling 적합성에 영향을 미칩니다.
4) Coloring
몇몇 지르코니아 재료는 pre-sintered 상태에서 염색액에 코핑을 담금으로써 염색을 하기도 합니다. 이렇게 염색을 함으로써 지르코니아에 염색 물질이 흡수되게끔 합니다. 염색은 pigment (입자) 또는 non-pigmented (이온) agent에 의해 이루어질 수 있습니다. 지르코니 아 재료의 기계적 특성에 염색액이 영향을 미치지 않도록 조절하는 것이 중요합니다.
지르코니아의 염색은 재료의 마진적합도, 강도, 투명도에 영향을 미칠 수 있습니다.
요약하면, 치과에서 사용하는 지르코니아는 화학적으로는 유사할지 모르지만 모두 같지는 않 습니다.
Zirconia and HIP Zirconia : Are There Differences?
이 질문에 대한 답을 하기 위해서는 세라믹 재료와 지르코니아에 대한 물리적 특성에 대한 이해와 정의가 필요합 니다.
Zirconia
대부분의 제조사에서 오늘날 사용하는 지르코 니아 재료는 yttrium oxide에 의해 일부 안정 화된 atetragonal polycrystalline zirconia입니 다. 3Y TZP 재료들은 서로간에 차이점이 있다 는 것을 유념해야 합니다. 모든 재료들이 화 학적 조성은 같지만 어떠한 종류의 파우더를 사용했는지와 제조 조건에 따라서 강도와 투 명도에 차이점이 있습니다. 현재 판매되고 있 는 어떤 지르코니아는 900MPa의 강도를 가 지는 반면 어떤 것들은 1,100MPa를 훨씬 넘는 강도를 보이기도 합니다.
지르코니아의 투명도는 매우 중요합니다. 어떤 지르코니아는 밝은 하얀색, 다소 opaque한 색을 띄는 반면 어떤 것들은 그렇지 않습니다. 따라서 최대의 강도와 투명도를 확보하기 위 해서는 올바른 3Y TZP 종류를 선택하고 제조 조건을 이상화시키는 것이 필수적입니다.
Green machining approach를 포함하는 CAD/CAM 시스템에서 사용되는 블랭크의 제조는 일반적으로 spray-dried 지르코니아 파우더를 이용하게 됩니다. 이 파우더는 isostatic 하게 프레싱이 되어 pre-sintered 된 후에 CAD/CAM 시스템에 들어가기 위해 홀더에 장착됩니 다. Pre-sintered 상태에서 밀링이 된 후에 확대되어 있는 구조는 furnace에서 섭씨 1,350~1,500도에서 압력없이 소결됩니다. 다공성의 pre-sintered 지르코니아는 선형으로 약 20% 정도 수축하게 되고 그럼으로써 강도와 광학적인 특성을 갖게 됩니다.
HIP Zirconia
HIP는 Hot Isostatic Pressing의 약자입니다. 이 과정은 세라믹 산업에서 사용되는 기술이며 값비싼 장비가 요구됩니다. 비교하자면 닫힌 공간에서 고온과 압력을 공급하여 non-HIP 지 르코니아보다 재료의 밀도를 높임으로써 강도를 약 20% 정도 더 좋게 만듭니다. HIP 지르 코니아가 특별히 다른 재료가 아님을 유념해야 합니다. HIP 지르코니아의 화학적 조성은 green machining 방법에 사용되는 재료와 정확히 일치합니다.
HIP 지르코니아가 가지는 장점(향상된 점)들이 있다면 이러한 점들은 재료를 1:1로 grinding 하면서 표면에 결점을 상당량 발생시키면서 상쇄되는 결과를 낳게 됩니다. 고밀도 세라믹을 밀링하는 과정에서 세라믹의 표면과 내부구조에 원치 않는 결함이 생길 수 있으며 다이아몬드 버에 의해서 세라믹의 강도를 영구적으로 저하시키기도 있습니다. Green
processing과 비교했을 때, 다이아몬드 버를 이용한 고밀도 지르코니아의 hard processing 은 더 많은 시간과 노동이 요구되며 밀링 도구도 더 빨리 마모가 됩니다.
Differences between zirconia and HIP zirconia
HIP zirconia는 non-HIP zirconia와 화학적 조성이 같습니다.
HIP는 소성과정이지 재료가 아닙니다.
HIP 지르코니아는 최종보철물의 강도를 저하시킵니다. 왜나하면 고밀도 HIP 지르코니 아 블록에서 모양을 grinding 하기 때문에 표면에 결점이 형성되기 때문입니다. 예로 Aachen 대학의 Dr.J.Tinschert가 진행한 in vitro 스터디에서 non-HIP zirconia 대비 HIP zirconia를 이용하는 장점이 전혀 없다는 것을 보여주었습니다. (HIP와 non-HIP zirconia를 이용한 3 & 4번 브릿지의 초기 파절 강도 (N), DCS = HIP zirconia, Lava = non-HIP zirconia)
General Information
단위의 정의
파절강도가 N(Newton)으로 표기되 었는지 MPa, 즉 평방 mm당 부과 되는 힘으로 표기되는지에는 차이 점이 있습니다. N은 순수한 힘을 의 미합니다. 그러므로 실제 치과 영역 (크라운, 브릿지)에서는 파절강도는 N으로 측정됩니다. MPa는 평방mm 당 부과되는 힘을 의미합니다. MPa 로 강도를 측정하기 위해서는 재료
의 정확한 구조를 알고 있어야 합니다. 재료를 disc나 bar 형태로 정확한 치수를 아는 경우 에는 파절 강도는 MPa로 측정됩니다.
데이터 평가
파절에 대한 데이터가 발표되거나 비교될 경우, 무엇을 측정하였고 어떠한 실험방법으로 진 행이 되었는지를 이해하는 것이 매우 중요합니다.
실험방법
실험방법과 관련해서 값에는 차이점이 있습니다 (예. 압축실험 또는 굴곡실험). 세라믹 재료 는 굴곡 또는 인장강도의 실험에서보다 압축강도 실험에서 강도가 5~10배 더 높다는 사실 을 잘 알고 있어야 합니다. 하지만 대부분의 세라믹 보철물이 응력에서 실패하기 때문에 세 라믹의 압축강도는 quality에 있어서 의미가 거의 없다고도 볼 수 있습니다.
Five-Year Clinical Evaluation
알루미나와 지르코니아와 같은 고강도 세라믹이 소개되면서 치과에서는 처음으로 구치부에 세라믹 재료로 브릿지를 만들 수 있게 되었습니다. 지르코니아는 치과에서 강도와 fracture toughness가 가장 좋은 재료로 여겨지고 있습니다. 많은 in vitro 실험이 다른 세라믹 재료 와 비교하여 지르코니아가 우수한 물리적 특성을 가지고 있다는 것을 보여주고 있습니다.
임상 실험이 in vitro 실험의 결과를 입증해주고 있으며, long term 실험도 계속 진행되고 있 습니다. 임상적으로 사용된 첫 지르코니아 시스템의 하나인 3M ESPE Lava의 5년 임상 결 과가 입수되었습니다. Munich 대학의 Prof. P. Pospiech가 Dr. F. P. Nothdurft와 Dr. P. R.
Rountree와 함께 Dublin, Ireland에서 열렸던 Conference of the Pan European Federation of IADR에서 최근 결과를 발표하였습니다.
2000년 10월부터 31개의 브릿지가 세팅되었습니다. 모든 지대치는 최대 1.2mm chamfer로 full crown 형태로 프렙되었습니다. Polyether (3M ESPE의 Impregum F)를 이용하여 인상을 채득하였습니다. 모든 보철물은 3M ESPE의 glass ionomer cement, Ketac Cem으로 cementation 하였습니다. Recall은 시적 후 1년, 3년 그리고 5년 후인 2006년 3월에 진행 되었습니다. 각각의 recall 때는 보철물의 fit, 이차우식의 발생, 파절, marginal gingiva의 변 색, 알러지 반응 등이 기록되었습니다.
5년 후, 15개의 브릿지를 임상적으로 평가할 수 있었습니다. 6개의 브릿지는 전화상으로 환 자에게서 확인받았습니다. 한 개의 브릿지는 신경 문제로 인해 1년 후 손실되었습니다. 두 개의 브릿지를 하고 있던 한 환자는 3년 recall 후에 사망하였습니다. 7명의 환자는 recall 할 수가 없었습니다. (마지막 recall 검사는 3년에 행해졌습니다)
3년 recall 5년 recall
구강내 브릿지 100% 100%
검사한 보철물 수 30 21
코핑의 파절 없음 없음
파우더의 chipping 1 5
5년 후, 보철물의 실패는 기록되지 않았습니다. Veneering 파우더에 작은 chipping은 몇 케 이스에서 발견되었으나 repair나 replacement가 필요하지는 않았습니다. 알러지 반응이나 gingiva에 악영향은 없었습니다.
임상가들은 Lava 지르코니아를 이용한 구치부 브릿지를 임상적으로 5년 사용해 본 결과 매 우 높은 만족도를 보였습니다.
http://iadr.confex.com/iadr/htsearch.cgi (검색어 : Pospiech, Restrict searches to : 2006 PEF 2006) 에서 원문 abstract를 보실 수 있습니다.
Marginal Fit
마진 적합도는 임상의 성패를 좌우하는 매우 중요한 요소입니다. 그런데 치수와/또는 박테 리아와 독소의 침입으로부터 이차우식의 발생을 방지하기 위한 허용치에 대해서는 아직도 연구가들 사이에 논란이 되고 있습니다.
하지만 의사와 기공사는 보철물 제조에 있어서 어떠한 보철물을 어떻게 제작하느냐에 따라 보철물의 적합도를 정확하게 조절할 수 있어야 합니다. CAD/CAM 기술을 사용할 때에는 임 상 상황에서 마진의 갭을 적절하게 맞춰주는 소프트웨어(ex. 3M ESPE Lava)에서 각각의 지 대치에 맞는 적합도를 맞출 수 있습니다. CAD/CAM 기술에서 설정한 적합도를 얼마나 정확 하게 실행할 수 있느냐는 scanning device, milling material, milling unit 으로부터 시작되는 전체 시스템의 정확도에 따라 결정됩니다. Pre-sintered ceramic (ex. Zirconia)의 경우 재료 의 균질성이 최종 소성 과정에서의 수축을 조절하기 때문에 매우 중요합니다. 전체 CAD/CAM 시스템의 정확도는 제조사의 의무입니다.
문헌에는 보철물의 적합도를 결정하는 많은 방법들이 사용되고 있어서 다양한 연구결과를 비교하는 것이 매우 어렵습니다. Holmes et al1 (1989)가 그래서 아주 중요한 시도를 하였으 며 marginal gap, absolute marginal gap, vertical marginal gap, horizontal marginal gap, over-&under-extension을 포함하는 통일된 용어를 정립하였습니다. [fig. 1]
몇몇 저자들이 Lava Crown & Bridge 보철물의 gap을 다른 CAD/CAM 시스템으로 제작한 지르코니아 보철물과 비교하였습니다.
Frankfort 대학의 A. Piwowarczyk 박사와 Lauer 교수는 2006년 International Association
of Dental Research의 conference of the European division (IADR, PEF)에서 Lava로 제작 한 4-unit zirconia bridge의 marginal gap과 absolute marginal gap을 Cercon, DCS President 시스템으로 제작한 것과 비교하여 면밀하게 분석하였습니다2. 모든 보철물은 익 명으로 밀링센터 또는 기공소에 주문하여 제작되었습니다. [fig. 2a, 2b] 3M ESPE Lava가 marginal gap과 absolute marginal gap의 수치가 가장 작았습니다.
Dr. F. Beuer et al (2005, 2006)3은 Lava로 제작한 3-unit zirconia 브릿지를 Etkon(es1), Cercon brain, Cerec inLab과 비교 분석하였고 Lava bridge의 marginal gap은 아주 작은 수 치를 보였습니다.[fig 3]
그리고, A.J.T. Shannon, F.Qian, P.Tan, D.Gratton은 2007년 IADR meeting4에서 다양한 CAD/CAM으로 제작한 zirconia coping[KaVo Everest(ZH,ZS), Nobel Biocare Procera (MOD 40, Piccolo, Forte), 3M ESPE Lava, Wieland Zeno, Cerec inLab(InCeram Zr)]의 vertical marginal gap을 비교 분석하고 control cast coping과의 vertical marginal gap을 비교하여 발표하였습니다. 3M ESPE Lava coping만이 control과 적합도에서 유의한 차이가 없었습니 다 [fig. 4].
요약하자면, 3M ESPE Lava Zirconia와 함께 3M ESPE Lava CAD/CAM 시스템을 사용한 경 우 어떠한 측정방법에 의해서도 가장 훌륭하게 fitting되는 보철물이 제작됨을 알 수 있습니
다. 이러한 사실은 scanning & milling device의 정확함과 더불어 지르코니아 재료의 균질함 또한 입증합니다.
1. Holmes JR, Bayne SC, Holland GA, Sulik WD. (1989) Considerations in measurement of marginal fit. J. Prosthet Dent 62, 405-408
2. A.Piwowarczyk, H –C.Lauer (2006), Determining the marginal fit of CAD/CAM bridge frameworks, Pan European Federation Conference (PEF;CED) #0254
3. F.Beuer, T.Fischer, K.–J.Erdelf, H.–U.Aggstaller, K.Spiegl, W.Gernet;(2005) IADR #1336 and In vitro Study Marginal fit of Lava restorations; F.Beuer, T.Fischer, K.-J.Erdelt, H.–U.Aggstaller, K.Spiegl, W.Gernet, industrial report (2006)
4. A.J.T.Shannon, F.Qian, P.Tan, D.Gratton (2007) In-Vitro Vertical Marginal Gap Comparison of CAD/CAM Zirconium Copings, IADR #0828
Translucency and Restoration Aesthetics
지난 20년 동안, full ceramic 보철물은 PFM 보철물과 비교했을 때 심미적인 이유로 인기가 급상승하였습니다. 세라믹 재료는 치아색을 가지고 자연 지대치와 일치하는 shade를 재현 할 수 있기 때문에 전반적인 심미성이 매우 좋으며 환자의 만족도 또한 매우 높습니다. 심 미성은 물론 매우 주관적인 요소이지만 색(shade match)과 재료의 투명도 등의 성질이 보 철물에 대한 환자의 인지에 가장 영향을 많이 미치는 요소이기 때문에 이 성질들을 분석하 여 심미성을 평가할 수가 있습니다.
투명도는 빛을 일부는 통과시키고 일부는 반사시키는 성질을 말합니다. 투명도는 투명한 부 위를 연기나 구름낀 것 같은 효과를 만들어 뒤에 있는 물건을 보이게 만듭니다. [P.Keller and M.Keller, Visual Cues, 1994, IEEE Computer Society Press] 세라믹의 투명도는 반사되 거나 흡수되거나 산란되는 빛의 양에 의해 결정됩니다. [fig. 1] 투명도는 재료의 색(특정 파 장의 빛 흡수도), 두께, 세라믹의 구조와 다공성에 의해서도 좌우됩니다. 만약 구조가 바뀌 면 빛은 다른 방법으로 반사되거나 산란될 수 있습니다.
세라믹 코아의 투명도는 아주 중요한 변수입니다. Prof. R.Scotti, Prof. B.Baldissara, Dr.
A.Llukacej, Dr. L.F.Valandro, Prof. M.A.Bottino는 다양한 고강도 세라믹 재료들의 투명도를 비교하고 그 결과를 2006년 Academy of Dental Material Conference에 발표하였습니다.
[Abstract 103] 일반 SS crown을 이용하여 모델 인상을 채득하고 석고 모델을 제작하였습 니다. 모델은 각기 다른 CAD/CAM 시스템을 가지고 있는 기공소로 보내져 각각의 지르코니 아를 이용하여 5개의 코핑을 제작하였습니다.
투명도는 재료를 통과하여 photo-radiator에 의해 감지된 빛의 강도(lux)를 측정하여 결정되 었습니다. 각 재료마다 세 번씩 측정하였으며 각기 다른 지르코니아 재료는 One-Way ANOVA, Bonferroni (α=0.05)로 통계학적으로 분석하였습니다.[fig 2]
이 연구는 비록 화학적으로는 유사하나 서로 다른 지르코니아 재료는 반드시 서로 같지 않 음을 보여줍니다. 3M ESPE Lava Zirconia는 같은 두께의 다른 재료들보다 현저히 높은 투명 도를 보여줍니다. 거기다 전치의 경우 Lava는 0.3mm의 코핑 두께가 요구되기 때문에 코핑 의 두께가 0.5에서 0.3mm로 얇아질 경우 투명도는 현저하게 증가합니다. 0.3mm와 0.5mm 의 Lava Zirconia는 심미성을 고려할 때 전치부의 보철물로는 매우 적합한 재료입니다.
Sandblasting or Rocatec Treatment
Zirconia를 샌드처리하는 것은 필수적인가요, 선택적인가요? 주관심사는 샌드처리를 하였을 경우 재료의 강도나 장기적인 안정도에 영향을 미치냐는 것입니다. 샌드처리나 3M ESPE Rocatec System으로 처리하는 것이나 유사한 과정이기 때문에 [그냥 입자로 재료에 충격 을 주거나(샌드처리) 코팅된 입자로 충격을 주거나(Rocatec 처리)] 3M ESPE에서는 두 개의 과정을 Lava Zirconia를 이용해 실험하였으며 50μm 이하의 샌드나 Rocatec Soft를 이용하 였을 경우 강도 저하가 없음을 확인하였습니다.
Why sandblast a material?
재료를 샌드처리 할 때에 서로 다른 크기의 입자가 재료와 충돌을 하게 되는데 샌드처리의 목적은 표면적을 넓히고 표면의 거칠기를 증가시키고 재료를 정제하는데 있습니다.
일반적으로 보철물의 내면은 표면적을 넓히기 위하여 샌드처리를 하게 됩니다. 시멘트는 넓 어진 접촉면적에 이상적으로 접합하면서 보철물에 대한 기계적인 유지력을 높이게 됩니다.
보철물 코핑의 외면도 veneering powder와의 접촉을 좋게 하기 위하여 샌드처리를 경우가 종종 있었습니다. 하지만 CAD/CAM 시스템으로 밀링되는 Lava의 경우, 밀링이 되는 과정에 서 코핑의 거칠기가 이미 형성되고 Lava Ceram modifier가 잘 접촉되는 성질을 가지고 있 기 때문에 외면의 샌드처리는 필요하지 않습니다. 더불어 외면에 원치 않는 transformation 이 일어나서 재료의 CTE가 변할 수도 있는데 이 현상은 Lava zirconia에 있어 치명적이라 는 보고는 아직 없습니다.
Why Rocatec/Cojet treatment (silicatization and silanization)?
Adhesive cement를 사용하여 화학적으로 결합을 하는 경우, glass ceramic은 표면적을 넓 히기 위하여 불산(HF)으로 에칭을 하고 이어서 무기질 세라믹 재료와 시멘트의 유기질 레 진 성분이 화학적으로 결합하기 위한 silanization을 합니다. 지르코니아의 경우 재료의 특수 한 화학 성분 때문에 이것이 불가능합니다. 그리고 지르코니아에는 silanization agent(ex.
3M ESPE Sil)가 결합할 수 있는 특정 그룹이 없습니다. 그러므로 지르코니아는 Rocatec Soft로 처리를 해야 합니다. 이 과정을 통하여, tribochemical reaction을 통하여, 지르코니
아의 표면은 silicium oxide의 작은 입자로 코팅이 됩니다. 이 입자가 silanization agent (3M ESPE Sil)에 결합을 하여 adhesive resin cement와 화학적 결합이 형성됩니다.
Do sandblasting or Rocatec treatments have any impact on the strength of Lava Zirconia?
Sandblasting
University of Birmingham의 Dr.G.Fleming은 서로 다른 입자 크기로 샌드처리를 하였을 경 우 Lava zirconia의 강도에 미치는 영향을 분석하였습니다. 50μm 크기 이하의 입자로 샌드 처리한 경우 유의한 저하가 없음을 확인하였습니다. [fig 1] 이 사실은 New Orleans의 Lousiana State University의 Dr.M.Blatz와 그의 그룹에 의해 다시 한번 확인되었습니다.
Lava zirconia를 샌드처리할 경우 강도에는 전혀 영향이 없습니다. [fig 2]
Rocatec System
Rocatec Soft로 silicatization을 할 경우 재료의 강도는 현저하게 감소하지 않았습니다. 더 불어, cyclic loading과 thermocycling에 의한 인위적인 aging 후에도 Rocatec Soft로 처리 한 Lava zirconia는 영향을 받지 않았습니다. [fig 3]
Research summary
Lava zirconia를 샌드처리하거나 Rocatec 처리할 경우 강도 저하는 없었습니다. 시멘트와의 결합력을 최대화하기 위하여 Lava zirconia는 샌드처리하거나 Rocatec Soft로 처리해야 합 니다. 하지만 외면의 샌드처리는 필수적이거나 추천되지는 않습니다.
1. G.J.P.Fleming, A.R.Curtis and P.M.Marquis (2005) Alumina abrasion and grinding effects on yttriastabilized zirconia ceramic, IADR Baltimore, #1339
2. A.R.Curtis, A.J.Wright and G.J.P.Fleming, The influence of surface modification techniques on the bi-axial flexure strength and reliability of a Y-TZP dental ceramic, 2005, submitted
3. J.L.Chapman, D.A.Bulot, A.Sadan and M.B.Blatz (2005) Flexural strength of High-Strength Ceramics after Sandblasing, IADR Baltimore, #1757
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