Ⅰ. 서 론
치아우식증 예방에 대한 여러 가지 노력의 증가에도 불구하고 많은 치과의사들은 우식이 깊은 어린이 환자를 자주 접하게 된다. 특히 깊은 우식이 발생한 치아가 미성숙 영구치일 때 치과의사들이 보존적인 치료를 시도하는 것은 매우 중요하다. 미성숙 영구치에서 치수가 노출되었을 때 적절한 적응증에서 직접치수복조술을 시행하는 것은 치수절단술 혹은 치수절제술을 사용하는 것보다 치근의 성장에 있어서 바람직하다고 할 수 있다[1-4].
성공적인 직접치수복조술을 위해서는 여러 가지 조건들이 필요하다. 철저한 무균적 치료과정에 더하여 적절한 치수복조제의 선택은 성공적인 직접치수복조술을 위한 아주 중요한 요소이다. 치수복조제의 선택에 대한 논란에도 불구하고 mineral trioxide aggregate (MTA)는 좋은 생체친화성 및 친수성 그리고 무엇보다도 치수치료에 중요한 우수한 밀봉능력으로 최근 20년동안 가장 주목을 받은 치수복조제였다[5,6]. 여러 문헌들에서 MTA가 미성숙 영구치의 치수복조술에서 좋은 결과를 보여주고 있음을 보고하고 있다[5,7]
하지만 전통적인 MTA는 치아 변색을 일으킬 수 있으며[8], 경화시간이 길어 MTA 적용 후 반드시 재내원이 필요하다는 단점이 있다. 최근 이러한 한계를 극복하기 위해서 다양한 치수복조제들이 개발되었으며 그 중 tricalcium silicate를 주성분으로 하는 TheraCal LC® (Bisco Inc., Schaumburg, USA)와 Biodentine® (Septodont, Saint-Maur-des-Fossés, France)이 대표적인 재료로써 현재 전통적인 MTA와 함께 많이 사용되고 있다.
치수복조술 후 상부 수복재료의 미세누출은 치료의 성공적인 예후를 결정하는데 매우 중대한 영향을 미친다. 상부의 수복재료의 미세누출은 수복 재료 자체의 특성뿐 아니라 그 하부 치수복조제의 특성에 영향을 받을 수 있다. 따라서 치수복조제의 선택에 있어서 수복재료의 미세누출을 고려하는 것이 중요하다. 이는 미세누출로 인해 수복재료의 체적 변화 혹은 부착의 결함이 발생하여 세균의 침투를 초래해 치료의 실패로 이어질 수 있기 때문이다[5,9].
치수복조제 선택에 있어서 고려해야 할 또 다른 점으로 치수복조제와 상아질간의 결합강도를 들 수 있다. 적절한 결합강도를 갖지 못하여 파절이 발생될 경우 치수복조제 상방의 수복재료의 독성에 노출되거나 수복재료의 미세누출 발생 시 치수가 직접적으로 외부환경에 노출되어 치수치료의 실패로 이어질 수 있다. 따라서 치수복조제가 상아질과 안정적인 결합을 이루는 것은 성공적인 치수치료의 필수요소라고 할 수 있다.
그 동안 치수복조제들 및 수복재료의 상아질에 대한 미세누출 정도를 평가한 연구들이 행해져 왔다. 하지만 tricalcium silicate 기반의 치수복조제들 상방에 최종적인 수복재료들을 적용했을 때의 미세누출을 종합적으로 비교하며 치아와 치수복조제들 간의 결합강도를 측정한 연구는 미비하다. 또한 치수복조제와 상아질과의 결합강도에 대한 연구가 존재하기는 하나 부족하며[10], 국내연구는 찾아보기 어려운 실정이다.
이에 근거하여 이 연구에서는 현재 널리 사용되는 치수복조제(TheraCal LC®, Biodentine®, ProRoot® White MTA)와 수복재료 사이의 미세누출과 상아질과 치수복조제 사이의 전단결합강도를 측정 및 평가하고자 한다.
Ⅱ. 연구 재료 및 방법
1. 연구 재료
1) 시편
치아우식이 없고, 변색이 없는 소의 하악 절치들을 대상으로 시편을 제작하였다. 치아들을 발거한 후 스케일러를 이용하여 잔여 조직을 제거하였고 수세한 후 생리식염수에 보관하였다. 실험 직전 모든 치아들을 주수 하에 pumice로 세마하였다.
3) 수복재료
최종 수복재료로는 복합레진(FiltekTM Z250), 자가중합형 글라스아이오노머 시멘트(KetacTM Molar), 그리고 레진강화형 글라스아이오노머 시멘트(Fuji II LC®)를 사용하였다(Table 2). 복합레진수복의 산부식제로 ScotchbondTM (3M ESPETM, St. Paul, USA)를 상아질 전처리와 접착제로 AdperTM Single Bond2 (3M ESPETM, USA)를 사용하였다. 글라스아이오노머 시멘트의 상아질 전처리제로 Dentin Conditioner (GC Corp., Tokyo, Japan)를 사용하였다.
2. 연구 방법
(1) 시편 제작
준비된 소의 하악 절치들의 순면에 5.0 mm × 3.0 mm × 3.0 mm의 와동을 형성하였다. 와동형성은 주수 하 고속엔진용 #330 carbide bur를 사용하였으며 와동 변연이 근원심 선각을 지나지 않게 하였다. 와동이 형성된 36개 치아, 108개의 와동들은 무작위로 적용된 치수복조제의 종류에 따라 3개의 군으로 분류되었다.
재료들은 각각 12개의 치아, 36개의 와동에 1.0 mm깊이로 충전되었다. 모든 재료들은 제조사들의 지시에 따라 각 재료들이 안정적인 강도에 도달하기 위하여 필요한 경화시간을 고려하여 경화시켰다. TheraCal LC® (TLC)는 LED 광중합기(VALO LED, Ultradent, South Jordan, USA)를 이용하여 1200 mW/cm2로 20초간 광중합하였다. Biodentine® (BD)은 제조사의 지시에 따라 혼합하여 37℃에서 48시간 동안 경화시켰다. ProRoot® white MTA(WMTA)는 충전 후 wet gauze로 감싼 뒤 37℃, 100% 습도에서 72시간 동안 경화시켰다. 경화가 끝난 시편들은 모두 항온기에 보관하였다.
그리고 치수복조제의 종류에 따라 3개 군으로 분류한 시편들은 다시 최종 수복재료에 따라 무작위로 3개씩 하위군(subgroup)으로 나누어, 나머지 2.0 mm 깊이의 와동 내부를 선택된 수복재료로 충전하였다(Table 3, Fig. 1).
KetacTM Molar (GIC)군은 치수복조제 상방을 20초간 상아질 전처리제(dentin conditioner)를 적용하고 수세 후, 수복재료를 충전하고 5분간 경화하였다. Fuji II LCTM (RMGI)군은 치수복조제 상방을 역시 상아질 전처리제로 20초간 처치하고 수세 후, 수복재료를 충전하고 LED 광중합기(VALO LED, Ultradent, South Jordan, USA)를 이용하여 1200 mW/cm2로 20초간 광중합하였다. FiltekTM Z250 (CR)군은 치수복조제 상방을 15초간 35% 인산으로 산부식을 시행한 후 5세대 접착시스템인 AdperTM Single Bond 2를 도포하고 LED 광중합기(VALO LED, Ultradent, South Jordan, USA)를 이용하여 1200 mW/cm2로 20초간 광중합을 시행 후 수복재료를 충전하고 같은 방법으로 20초간 광중합하였다. 모든 수복재료들은 중합 및 경화과정 후 37℃, 100% 습도에서 24시간 동안 보관되었다. 이후 구강 내부와 비슷한 환경을 재현하기 위하여 5 - 55℃ 하 500회 열순환 처리하였다.
(2) 미세누출 평가(염색침투법)
치근단공 부위를 복합레진으로 봉쇄한 후, 수복재료 표면과 변연 주위 1.0 mm를 제외하고 치아 전 표면에 nail varnish를 2회 도포하였다. 미세누출 평가를 위해 표본을 24시간 동안 0.5% fuchsin용액에 침적한 후, 수세하고 건조하였다.
표본의 크기를 줄이기 위해 치근의 1/3을 제거하였다. 규격화된 직사각형 주형에 치아를 고정시키고 에폭시 레진(epoxy resin)에 매몰하였다. 각 표본을 주수 하에 disk (Resista Omegna 68, Italy)를 이용해 반쪽으로 쪼개어 절단면을 30배 배율의 입체현미경(Olympus SZ61®, Japan)으로 관찰하였다.
2) 치수복조제의 상아질과의 전단결합강도
(1) 시편 제작
소 절치의 임상적 치관을 자가중합형 아크릴릭 레진(Jet Tooth ShadeTM Powder, Lang Dental Mfg. Inc., Wheeling, USA)에 매몰한 후 주수 하에 low-speed diamond saw (Accutom-50, Struers, Copenhagen, Denmark)를 이용하여 치축에 대해 수직으로 치관 중앙부를 절단하였다. 치아의 상아질 표면은 주수 하에 600-grit sand paper로 30초간 연마하였다. 제작된 시편은 무작위로 3개의 군(n = 10)으로 분류하였고 내경 2.0 mm, 높이 2.0 mm의 teflon mold를 이용하여 TLC, BD, WMTA블록을 축조하여 치수와 dentinoenamel junction (DEJ) 간 거리 1/2 지점에 치수복조제 블록을 제조사의 지시에 따라 적용하였다. TLC는 LED 광중합기(VALO LED, Ultradent, South Jordan, USA)를 이용하여 1200 mW/cm2로 20초간 광중합하였다. BD는 37℃에서 48시간 동안 경화시켰다. WMTA는 충전 후 젖은 거즈로 감싼 뒤 37℃, 100% 습도에서 72시간 동안 경화시켰다(Fig. 3).
(2) 전단결합강도 측정
24시간동안 증류수에 보관한 시편을 건조시킨 후 Universal Testing Machine (R&B Inc., Daejeon, Korea)을 이용하여 cross head speed 1.0 mm/min의 속도로 전단력을 가했다(Fig. 3). 상아질 표면에서 치수복조제가 탈락될 때의 최대 힘을 컴퓨터에 연결된 Helio X 프로그램을 이용하여 kgf 단위로 측정하였으며, 치아-치수복조제 사이 접촉면적으로 나누어 MPa단위로 환산하였다.
Ⅲ. 연구 성적
1. 치수복조제의 종류에 따른 수복재료들의 미세누출평가
이 연구에서 치수복조제의 종류에 따른 수복재료들의 미세누출에 대해 실험한 결과, TLC + GIC, TLC + RMGI, TLC + CR, BD + GIC 그룹에서 가장 적은 미세누출을 보여주었다(Fig. 4). 반면, WMTA + RMGI, WMTA + CR 그룹은 Score 2가 8개로 가장 많은 미세누출을 보여주었다(Fig. 4).
9개의 그룹간의 미세누출의 차이는 Table 5와 같다. 가장 작은 미세누출을 보여준 3개의 TLC그룹들과 BD + GIC 그룹은 3개의 WMTA그룹과 통계적으로 유의한 차이를 보여주었다. BD + RMGI, BD + CR 그룹도 WMTA그룹과 비교하여 통계적으로 유의하게 작은 Score의 미세누출 값을 보여주었다. 모든 표본이 Score 1을 기록한 WMTA + GIC 그룹은 가장 높은 미세누출을 보여준 나머지 두 개의 WMTA그룹과 통계적으로 유의한 차이를 보여주었다(Table 5). 치수강저까지 염색약이 침투한 Score 3은 모든 그룹에서 관찰되지 않았으며 가장 적은 미세누출을 보여준 3개의 TLC 그룹과 BD + GIC 그룹은 모든 표본에서 Score 0을 기록하였다.
2. 치수복조제들의 상아질과의 전단결합강도
1) 평균 전단결합강도
본 연구에서 측정된 치수복조제들의 상아질과의 전단결합강도는 Table 6 과 같다. BD그룹은 평균 12.55 MPa로 가장 높은 상아질과의 전단결합강도를 보여주었다. WMTA 그룹에서의 전단결합강도는 BD와 TLC 그룹에 비해 현저히 낮은 전단결합강도를 보여주었다.
Ⅳ. 총괄 및 고찰
치수가 기계적으로 노출되거나 혹은 거의 근접할 정도로 깊은 우식을 갖고 있는 치아의 수복에서 치수복조술은 성공적인 치료방법 중 하나로 보고되었다[11]. 성공적인 치수복조술을 시행하기 위해서 치수복조제는 생체친화성, 체적 안정성, 방사선 불투과성, 항균작용, 조작의 용이성 등의 특성을 가져야겠지만 무엇보다도 재료에 의한 밀폐와 수복재료 및 상아질의 치수복조제와의 결합강도는 필수적인 요소이다[12].
이 연구에서 우리는 치수복조제와 수복재료에 따른 미세누출에 주목하였다. 이는 많은 연구들에서 수복재료들의 치수반응은 변연부의 미세누출에 의해서 결정된다고 보고되었기 때문이다[9,13]. 치수의 변성은 더욱 더 심도 깊은 치수치료를 요구하기 때문에 이는 매우 중요한 요소이다. 치수복조제 단독으로의 미세누출 연구들이 있어왔으나 실제 구강내의 재현성을 높이기 위해서 이번 연구에서는 치수복조제와 수복재료를 모두 적용한 후 미세누출을 관찰하는 실험방법을 적용하였다.
치근단공을 통해 염색액이 침투하는 것을 막기 위해 치근단공 부위를 복합레진으로 봉쇄하였고 미세누출 평가를 위해 0.5% fuchsin용액을 선택하였는데 이 방법은 복잡한 실험기구 없이 경제적으로 사용하기 편하다고 알려져 있다[14].
MTA가 기존의 연구들에서 받아들여질 만한 임상적, 실험적 결과를 보여주었지만 완벽한 치수복조제는 아니다. 기존의 MTA가 가지고 있는 치명적인 단점인 변색을 개선하기 위해 ProRootTM White MTA가 개발되었지만 임상실험에서 큰 차이가 없다고 밝혀졌다[8]. 이러한 변색들을 예방하거나 이미 발생된 변색을 감소시키기 위하여 MTA를 충전하기 전에 상아질 접착제를 도포한다거나[15] sodium perborate와 같은 물질을 이용하여 표백술을 시행하는 등의 노력이 이루어졌지만 변색을 완전히 없애는 것은 결과적으로 MTA를 제거하지 않는 이상 효과가 없다는 연구 보고가 있었다[16]. 또한 경화시간이 길다는 단점이 있어 MTA를 대체할 만한 여러 재료의 개발로 이어지게 되었다.
BD는 높은 밀폐성을 가지고 있으며 뛰어난 누수저항성으로 상아세관을 채워주기 때문에 세균의 침투 우려를 없애주며, 수술 후 민감성도 거의 없다. 아이보리 색상의 BD는 색이 상아질과 유사하고 변색이 없어 뛰어난 심미성을 자랑한다. 또한 수축과 팽창이 없어 술 후 안정성 역시 높다. 뿐만 아니라 BD는 잘 뭉쳐지고 치면에 쉽게 달라붙어 처음 사용할 경우에도 쉽게 조작할 수 있을 정도로 조작성이 뛰어나며 경화시간도 MTA에 비해 훨씬 감소되었다[12,17,18].
TLC는 광중합 resin-modified calcium silicate paste로서 직/간접 치수복조술과 복합레진, 아말감 등의 수복재료 하방의 이장재로 사용되며 수산화칼슘과 GI, RMGI, ZOE 등의 대체제로서도 사용이 가능하다. TLC는 칼슘이온을 방출하며 새로운 상아질모세포의 분화를 유도해 에퍼타이트 형성에 도움을 주며, 새로운 상아질을 형성하게 한다. 요변성이 있어서 광중합하는 동안 재료를 쉽게 유지시킬 수 있으며, Gandolfi 등[19]의 연구에 따르면 TLC가 적정두께로 중합될 시 조기 용해 위험성이 감소된다고 보고되었다. 또한, 광중합 후 즉시 수복재료를 위치시킬 수 있다는 점 역시 TLC의 장점이다. 이런 초기 경화성 때문에 TLC는 MTA보다 더 낮은 용해성이 보고되었다[19].
이 연구의 실험결과 TLC를 적용한 모든 그룹들과 BD + GIC그룹은 모두 미세누출에서 Score 0을 기록하였다. 그리고 전반적으로 WMTA 그룹들의 미세누출 Score가 더 높았다. 비록 MTA가 지금까지의 연구들에서 좋은 밀폐력과 생체친화성, 항균작용, VEGF(vascular endothelial growth factor)와 같은 cytokine 방출, 경조직 형성능력을 보여주었지만 이 실험의 미세누출 측정에서는 나머지 두 그룹에서보다 좋지 않은 결과를 보여주었다[5,7,20]. 이러한 미세누출의 차이가 재료의 어떤 특성들에 기인한 것인지 정확히 밝히는 것은 매우 어려운 일이지만 임상적인 재료 선택에 있어서 이 실험 결과는 의의를 가질 수 있을 것이다.
이번 연구에서 치수복조제 상방에 적용된 수복재료의 종류에 따라서도 미세누출의 양상은 변화하였다. 전반적으로 전통적인 GIC (KetacTM Molar)가 CR (FiltekTM Z250), RMGI (Fuji II LC®)에 비하여 미세누출 Score가 작았다. Sharafeddin 등[21]은 CR보다 GIC가 더 미세누출을 줄일 수 있다고 보고하였고 Gopinath[22]는 RMGI보다 GIC가 더 작은 미세누출을 보여준다고 하였는데 이는 본 연구와 유사한 결과를 보여주었다. RMGI는 법랑질에 잘 부착되지만 상아질과 백악질에는 GIC와 비교 시 화학적 결합에 의한 부착능력이 떨어지며 CR은 큰 중합수축에 의한 변연부의 누출 가능성이 GIC에 비해 높은 이유로 다음과 같은 결과가 나타난 것으로 사료된다[23].
수용성 환경에서의 좋은 안정성을 갖는 전통형 GIC와 같은 수복재료는 경조직과 결합능력이 뛰어나 변연적합성을 향상시킬 수 있다[24]. GIC의 탄력강도와 인장강도는 구강내의 일상적인 전단력과 탄성력에 저항할 수 있는 범위에 있으며, 불소방출능력과 수분흡수력으로 인해 미세누출 감소에 기여한다. 또한 수복재료와 상아질과의 열팽창계수의 차이는 미세누출의 한 원인으로 알려져 있는데 GIC의 열팽창계수는 치아의 상아질과 유사해 임상적으로 좋은 변연적합성, 적은 미세누출 그리고 좋은 유지력을 갖게 해줄 것으로 생각된다[25].
미세누출은 5급와동에서 수복재료 실패의 가장 주요한 원인으로 알려져 있다[26]. 이는 수복재료들이 일반적으로 상아질이나 백악질에 위치해 있기 때문이다. 따라서 깊은 치경부 병소와 치근 우식 와동의 수복 시 TLC과 GIC를 적용하는 치수복조술은 좋은 선택지가 될 수 있을 것이다.
치수복조제와 수복재료와의 결합강도는 많은 연구에서 보고되어 왔으나[27-29] 치수복조제와 상아질과의 결합강도에 대한 연구는 지금까지 미비하였다. 치수와 결합하는 상아질 또한 치수복조제와 결합력이 매우 중요하게 생각되는 바 본 연구에서는 이 부분 역시 주목하였다.
치수복조제들과 수복재료들 사이의 전단결합강도를 비교한 Jeong 등[27]의 연구에 따르면 WMTA 그룹에서 응집성 파절 빈도가 높게 나타났는데 이는 치수복조제의 압축강도가 수복재료와의 결합강도보다 약한 것에 기인한 현상일 수 있다고 하였다. 본 연구에서 WMTA 그룹은 BD 그룹과 TLC 그룹에 비해 현저히 낮은 결합강도를 보여주었는데 이 또한 WMTA가 상아질과 부착능력이 매우 낮기 보다는 WMTA 재료 자체의 낮은 압축강도 때문인 것으로 사료된다. BD가 TLC에 비하여 실험결과상 높은 상아질과의 전단결합강도 값을 보여주었으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다(Table 6, 7).
치수복조제의 종류에 따른 수복재료의 미세누출 값과 상아질과 치수복조제의 결합력을 고려할 때 WMTA보다 TLC와 BD가 본 실험에서는 치수복조제로서 더 적합한 결과를 보여주었다. 하지만 치수복조제를 선택하는데 있어서 치수복조제의 유지력, 치수복조제와 치수와의 반응 등, 이외에도 고려해야 할 사항들이 많이 존재하므로 임상의의 종합적인 판단이 필요할 것이다.
Ⅴ. 결 론
TLC와 BD가 치수복조제로 사용된 경우 WMTA보다 수복재료의 미세누출이 적었다. GIC가 CR과 RMGI보다 미세누출이 적게 관찰되었다. TLC + GIC, TLC + RMGI, TLC + CR, BD + GIC그룹에서 작은 미세누출을 보여주었고 WMTA + RMGI, WMTA + CR그룹은 많은 미세누출을 보여주었다. 본 연구에서 미세누출은 단지 최종 수복재료뿐 아니라 치수복조제의 종류에 따라서도 달라진다는 것을 알 수 있었다.
3가지의 치수복조제들 중 TLC와 BD는 WMTA보다 통계적으로 유의하게 높은 상아질과의 전단 결합강도를 보였다.
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