완전 도재관을 위한 지대치 형성시 변연 형태에 따른 응력 분포의 유한요소법적 비교 document_id A220517035124

현대 치의학에서는 환자의 심미적 만족을 충족시키기 위한 지속적인 관심으로 완전 도재관의 발전을 가져왔다. 최근의 연구 결과들은 완전 도재관의 물리적 성질과 마모 저항성, 색조의 안정성 등을 보고하고 있다. 이와 같이 여러 장점이 많음에도 불구하고 아직 파절에 대한 저항 성에는 많은 의문점을 내포하고 있다. 구강 내에서 기능적인 교합력은 수복물의 변연에 응력을 주게된다. 이러한 응력은 주변 조직으로 잘 분 산되어져야 하는데, 수복물의 변연 형태에 따라 다른 양상을 보여주게 된다. 변연 형태는 수복물의 부피와 모양, 그리고 변연에서의 적합도에 도 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 완전 도재관에서의 변연 형태에 따른 응력 분포를 3차원 유한 요소 분석법을 이용하여 조사하였다. 상악 중절치가 기본 모 델로 사용되었고, 완전 도재관을 재현하였다. 변연 형태로는 90shoulder, 110shoulder, 135shoulder형태를 부여하고, 100N의 힘을 치축에 45방향으로 가하였다. 그 결과 도재 내부의 응력 분포는 90, 110모델에 비해 변연 각도가 135인 모델의 경우가 응력의 분포가 고르게 나타났다. 그러나 변연에서는 90와 110모델의 응력보다 조금 더 집중되었다. 90와 110모델의 비교시는 대체로 비슷했 다. 알루미나 코아 내부의 응력 분포에서도 또한 135인 모델이 90와 110모델의 응력분포보다 더 잘 분포되었다. 90와 110모델의 비교시는 110가 90모델에 비해 더 좋은 응력분포를 보였다. 알루미나 코아와 접착제 사이의 계면에서는 응력이 변연으로 갈수록 감소하 고, 알루미나 코아와 도재 사이의 계면에서는 변연으로 갈수록 응력이 점차 증가하였다. 135shoulder는 고른 응력분포임에도 변연에서의 응력 집중이 나타나므로 완전 도재관의 변연으로는 적절하지 못하며, 90shoulder보다 상대적으로 좋은 응력분포와 변연 형성의 용이성이 우세한 110shoulder가 완전 도재관의 변연에 추천될 수 있겠다. 심미적 만족에 대한 꾸준한 관심은 완전 도재관의 발전을 가져 왔다. 완전 도재관은 우수한 물리적 성질과 마모에 대한 저항성, 색조의 안정성, 그리고 레진 접착제와의 우수한 물리적 결합력 등의 장점을 가진 반면 파절 강도가 약하다는 단점 때문에 광범위한 사용에는 제한이 따른다. 완전 도재관의 수명은 보철물 변연이 파절을 일으키는 응력을 얼마나 효과적으로 분산하느냐에 달려있다. 응력분산의 실패는 변연에서의 적합정도와 변연의 형태, 시멘트의 물리적 성질과 밀접한 상관 관계가 있다. 완전 도재관에 사용되는 접착제의 물리적 성질을 보면 레진접착제의 중합수축은 변연 부위에 틈이 벌어지게 한다. 그러나 새로운 접착 기술의 도입과 재료가 개발되면서 상아질에 도재의 접착 강도를 향상시킬 수 있었으며, 이는 법랑질에 붙는 강도와 비슷하게 되었다. 완전 도재관에서 교합면의 두께가 얇아지거나 레진 시멘트로 접착하지 않은 경우라면 파절의 저항성은 감소하게 된다. 그러므로 실제 임상에서는 교합면의 충분한 두께와 접착성의 레진 시멘트를 사용하는 것을 권장하게 된다. 또한 이러한 접착제의 물리적인 성질 외에 변연에서 도재관의 적합정도에 따라 응력에 대한 저항성이 결정되게 된다. 주로 많이 사용되는 변연으로는 flat shoulder, chamfer, deep chamfer with bevel, 135°shoulder, flat shoulderwith 45°bevel 등이다. 가장 선호되는 변연형태는 shoulder와 chamfer의 변형된 형태들이다. 본 실험에서는 이를 근거로 임상에 많이 적용되는 shoulder의 변형된 형태인 90°, 110°, 135°shoulder margin을 선택하게 되었다. 완전 도재관에서의 경우 응력에 대한 효율적인 분산은 수복물 변연의 형태에 크게 영향을 받게 된다. 금속 도재관인 경우 순면에서의 변연은 심미적인 이유로 금속의 두께가 제한적으로 변형 되기가 쉬우나 설측과 인접면에서의 금속 부피가 이러한 변화를 최소화 시켜 줄 것이다. 그러나 완전 도재관의 경우는 금속의 하부구조가 없어 강도에 더욱 취약한 구조일 수 밖에 없다. 그렇기 때문에 완전 도재관에서는 이번 실험 결과가 암시하듯이 일반적으로 heavy chamfer대신 파절의 강도에 대한 저항성이 우수한 shoulder 변연을 형성하는 경우가 많다. Bevel은 삭제된 변연, 주조 결함, 그리고 접착시의 불규칙성을 보상한다고 본다. 이것은 이런 변연 형태가 수평적 선상의 변연은 유지하면서 수직적 다양성을 허용하기 때문이다. 그러나 bevel은 두께가 얇아 파절 저항성이 낮으므로 완전 도재관에서는 사용하기 어렵다. 수평 변연의 형태는 응력면에서도 유리하여 파절 가능성이 적고, 또한 가장 적은 seating discrepancy를 형성한다. Fusayama는 seating discrepancy에 대해 연구한 결과 shoulder에서 시멘트 선이 44에서 48㎛d에 이른다고 했다. 비록 그들은 이런 틈이 shoulderless 혹은 chamfer변연에 의해 줄어 들 것이라고 생각했으나 실험적으로는 증명되지 않았다. Scharer는 shoulder변연에서 도재 금박관의 접착 후 변연 틈을 22에서 41.5㎛라고 보고했고 완전 도재관의 discrepancy를 30 35㎛라고 했다. 변연 discrepancy는 정확한 seating이 확보된다면 많이 감소될 수 있으며 이는 수평적 변연이 이러한 면에서 우수하며 구강 내에서 발생하는 응력에도 효율적인 분산으로 인해 파절에 대한 저항성도 두드러진다. 또한 완전 도재관을 위한 지대치형성 시에도 다른 변연의 형성보다 용이한 이점도 간과할 수 없을 것 같다. 구강 내에 있는 수복물은 다양한 크기와 다양한 방향의 순기능과 역기능의 힘을 받게 된다. 이번 연구에서는 통상적인 교합력을 재현하기 위해 100N의 힘을 치아의 장축 방향에 45°로 가했다. 그 결과 도재 내부의 응력 분포는 90°와 110°모델에 비해 변연 각도가 135°인 모델의경우가 응력의 분포가 고르게 나타났다. 그러나 변연에서는 90°와 110°모델의 응력보다 보금 더 집중 됐다. 이런 결과는 도재변연 부분의 두께가 135°모델이 90°와 110°모델 두께보다 얇아서 일 것으로 사료된다. 이는 완전 도재관의 변연에서는 파절에 대한 저항이 약함을 의미한다. 90°와 110°모델의 비교시는 대체로 비슷했다. 알루미나 코어 내부의 응력 분포에서도 또한 135°인 모델이 90°와 110°모델의 응력 분포 보다 더 잘 분포 되었다. 90°와 110°모델의 비교 시는 110°가 90°모델에 비해 더 좋은 응력 분포를 보였다. 여기서 변연에 나타나는 스트레스는 두드러지는 수치는 아니므로 이에 대한 파급효과는 변연의 형태에 따라 크게 다르다고 볼 수는 없다. 그러나 110°가 90°모델에 비해 변연 형성의 용이하고 응력 분포도 좋아 임상에서 추천될 수 있다. 저작시에 생기는 교합력은 최대 교합력의 37%에서 40% 정도의 범위내에 있다. 또한 사람에 있어서 저작 시스템의 3차원적분석에 의하면 저작력은 여러 방향에서 작용한다. 0에서 45도 각도의 범위 내에서 수복물에 가해지는 최대의tensile stress는 실제적으로 각 재료의 tensile stress보다는 작은 값이다. 그러므로 수복물의 파절 가능성은 매우 희박하다. 그러나 부하가 수평하게 가해질 경우 실험된 모든 수복물에서 최대의 tensile stress가 수직으로 가해진 경우에 비해서 두배 가까이 된다. 이러한 경향은 완전 도재관의 3차원적 분석과 일치한다. 부하가 수평적으로 가해질 경우, 45도나 수직으로 힘을 받는 경우보다 지대치가 응력에 견디기가 더 어려울 것이다. 수평적으로 가해지는 교합력은 보통 구강 내에서는 이갈이와 같은 비정상적으로 나타나는 저작과 같은 결과이다. 이런 강한 힘이 수평적으로 가해질 경우 수복물의 파절 가능성을 암시해 준다. 재료의 피로도에 대한 효과는 이번 실험에서 반영되지 않았으며 앞으로 보다 장기적인 관찰과 연구가 더 요구될 것이다. 본 연구에서는 완전 도재관에서의 변연으로 90°shoulder, 100°shoulder, 135°shoulder 형태에 따른 응력 분포가 어떻게 다른지를 3차원유한요소 방법으로 조사하였다. 그 결과 도재 내부의 응력 분포는 90°와 110°모델에 비해 변연 각도가 135°인 모델의 경우가 응력의 분포가 고르게 나타났으나 변연에서는 90°와 110°모델의 응력보다 조금 더 집중되는 것으로 보아 도재부분의 두께가 90°와 110°모델 두께보다 얇아서 일 것으로 사료된다. 그리고 90°와 110°모델의 비교에서는 대체로 비슷하다. 알루미나 코어 내부의 응력 분포에서도 또한 135°인 모델이 90°와 110°모델의 응력 분포 보다 더 잘 분포 되었다. 90°와 110°모델의 비교시는 110°가 90°모델에 비해 더 좋은 응력 분포를 보였다. 실제 임상에서 많이 형성하는 110° shoulder는 응력 분포 면에서 상대적으로 유리함을 알 수 있다. 알루미나 코어와 접착제 사이의 계면에서는 응력이 변연으로 갈수록 감소하고, 알루미나 코어와 도재 사이의 계면에서는 변연으로 갈수록 응력이 점차 증가하였다. 전체적인 응력의 분포는 90°shoulder와 110°shoulder에 비해 변연 각도가 135°shoulder인 모델의 경우가 응력의 분포가 고르게 나타났으나 위에서 언급 했듯이 135°shoulder는 변연에서의 취약함을 보이므로 90°shoulder보다 상대적으로 응력 분포도 유리 하며, 변연 형성의 용이성도 좋은 110°shoulder가 임상에서 추천될 수 있다.