심미보철의 요구도 증가로 환자들은 본인의 자연치아와 차이가 없는 보철물을 찾는 발걸음이 늘어나고 있다.
심미보철의 홍수 속에 그동안 프레스 세라믹 테크닉이 큰 역할을 담당해 왔다. 디지털 장비의 발달로 아날로그 방식인 프레스 세라믹 테크닉이 점차 사라져가는 추세지만 최근에는 CAD/CAM을 활용한 납형 제작 방식을 활용해 다시금 생명력을 찾고 있다.
<ZERO>는 4월호 기획특집을 맞아 시장에 출시된 다양한 프레스 세라믹 제품을 살펴보고 임상 활용법을 공유한다.
윤준식 기자 zero@dentalzero.com
글라스-세라믹, 가압 주조 방식으로 진화
가압 주조란 ‘거푸집에 쇳물을 붓고 압력을 가해 정밀한 주물을 만드는 일’을 뜻한다.
치과기공 세계에서 가압 주조 방식을 통한 보철 제작에 있어 대표적인 재료가 바로 프레스 세라믹이다.
이 프레스 세라믹은 올세라믹 보철 중 하나인 가압 주조용 글라스-세라믹으로 심미적일 뿐 아니라 높은 강도를 가지는 특징이 있다.
본래 치과용 세라믹은 100여 년 전부터 사용되어왔다. 이를 임상에서 일반적으로 사용하게 된 것이 1960년대의 일이지만, 당시의 치과용 세라믹은 심미성이 우수했지만 적합도가 떨어졌으며 알루미늄의 비중이 높아 강도가 약해 파절되기 쉬웠다. 그러나 1960년대 후반, 내부에 금속을 사용해 도재를 용착하는 PFM이 등장함에 따라 치과 보철의 역사가 바뀌었으며 현재까지도 PFM은 세라믹 수복물에 주력으로 사용되어지고 있다. 올세라믹은 1980년대 이후 주목받기 시작했다. 당시에 환자의 심미성에 대한 요구가 높아지면서 자연치와 동일한 투과성을 갖는 치과보철물이 요구됐다. 이는 고도의 심미성을 요구하는데 이에 가장 적합한 보철이 바로 금속을 사용하지 않는 올세라믹 방식이었다.
이 때 글라스-세라믹 재료가 꽃을 피웠다. 당시 글라스-세라믹은 주조용(Castable)과 사출용(Injectable)으로 등장했는데, 이 방식들은 글라스 상태에서 주조 또는 사출을 거쳐 성형한 다음 결정화 열처리로 글라스 성분을 증가시키는 기술이었다.
주조용 글라스-세라믹 재료로서 치과 분야에 도입된 재료 중 하나인 Dicor는 이산화규소, 산화 알루미늄, 플루오르화 마그네슘 등을 용융 글라스화해 제조한 글라스-세라믹이다. Dicor는 제작 시 왁스 소환법을 이용했다. 왁스를 이용해 납형을 제작한 후 주형으로 만들었다. 이는 흡사 지금의 가압 주조법과 동일한 작업 과정이다. 이후의 제작 방식에서 차이점이 나타나는데, 글라스 블록을 1,370℃로 가열해 용융하고 원심 주조한 다음, 1,075℃에서 6시간 동안 열처리를 진행했다. Dicor는 인레이/온레이 뿐만 아니라 크라운 제작에도 사용했으며 PFM의 대체제로 관심을 받았지만, 낮은 강도에 적합도 마저 낮은데다 제작에 많은 시간이 소요되는 문제를 갖고 있었다.
이후 주조, 사출용 글라스-세라믹의 단점을 보완한 글라스-세라믹 잉곳(Ingot)이 등장했다.
이는 글라스 성분을 미리 열처리해 결정화시켰다. 세라믹 잉곳을 용융시킨 다음 압력을 가해 몰드(Mold)내에 주입하는 방법으로 사용됐다. 이것이 바로 프레스 세라믹이다.
프레스 세라믹은 기존의 방식에 비해 정확도가 높았고 강도 또한 높아 마진이 정확하게 재현됐다. 또한 투명도와 광학적인 특성이 좋아 전치부 크라운이나 라미네이트 등에 많이 사용되고 있다.
프레스 세라믹의 특성과 장점
가압 주조 글라스-세라믹(이하 프레스 세라믹)은 Leucite(백류석), Apatite(인회석) 및 Lithium disilicate(리튬 디실리케이트) 글라스-세라믹 등으로 나누어진다.
Leucite계와 Apatite계는 심미성이 우수하지만 강도가 낮은 반면에, Lithium disilicate계 글라스-세라믹은 심미성과 강도, 두 마리 토끼를 모두 잡았다.
대표적인 Lithium disilicate계 글라스-세라믹에는 Ivoclar Vivadent사의 IPS e.max Press, ㈜HASS의 Amber Press와 Rosetta SP, Cendres+Metaux의 Livento Press와 ㈜베리콤의 Mazic Claro Press가 있으며 Zirconia가 함유된 ZLS(Zirconia-Reinforced Lithium Silicate)의 독창적인 미세입자 구조를 가진 DentsplySirona의 Celtra Press 등이 있다.
몇 가지 제품의 특징을 살펴보면 IPS e.max Press는 성분 중 리튬 디실리케이트의 함유량이 전작인 IPS Empress에 비해 높아졌다. 이로써 심미성을 유지하면서도 뛰어난 기계적 성질과 400MPa의 높은 굴곡 강도를 자랑한다.
HASS의 Amber Press는 역시 380MPa의 강도를 지녔으며 지르코니아와의 높은 결합력은 물론 오픈 시스템으로 다양한 제품의 포세린 파우더와 혼용이 가능하다. 베리콤 또한 마찬가지다. Mazic Claro Press는 에나멜과 유사한 광학적 특성과 다양한 매몰재와 호환돼 유저들의 찾는 손길이 꾸준하다. 이들은 수입 제품에 비해 가격적인 부분에서 장점을 가져 국산 제품의 자존심을 지키고 있다.
우리는 여기서 DentsplySirona의 Celtra Press를 눈여겨보지 않을 수 없다. Celtra Press는 3세대 가압 주조용 글라스 세라믹으로 리튬 실리케이트에 지르코니아 성분이 함유된 제품이다. 이로 인해 반투명성과 오팔효과가 광학적인 균형을 이루고 있어 환자의 구강 내에서 자연치아와 심미적인 조화를 유지할 수 있다. 또 미세한 크리스탈 사이즈와 지르코니아가 용해되어 있어 굴곡 강도가 500MPa 이상 유지되며 마진 적합성이 뛰어나다.
제품 구매 시 고려하는 사항들
그렇다면 이렇게 다양한 종류의 프레스 세라믹 제품을 구매하는 유저들이 고려하는 사항은 무엇일까?
프레스 세라믹 잉곳을 제조, 판매하는 업체들의 답변에 따르면, 유저들은 크게 심미성과 색조 안정성, 강도 그리고 가격에 주로 포인트를 두고 있다.
우선 전치부 크라운과 라미네이트 보철물에 주로 사용되는 프레스 세라믹 잉곳인 만큼 자연치와 흡사한 투명도와 형광성 그리고 오팔 효과는 심미성 향상에 매우 중요한 요소이다.
색조 안정성 또한 고려하지 않을 수 없다. 장기간 사용하는 최종 보철에서 음식, 타액 등의 외부 요인에 의해 착색되거나 보철물 고유의 색이 변질된다면 심미적으로 문제가 발생하기 때문이다. 매몰재와의 호환성과 제거 시 용이성도 고려해 볼 사항이다.
특히 프레스 세라믹 잉곳은 가압 주조 시 매몰재와 주조체 사이에 발생하는 반응층으로 인해 매몰재 제거가 쉽지 않다. 최근에 판매되는 프레스 세라믹 잉곳은 반응층이 적거나 생성되지 않아 매몰재 제거 시 Sandblasting이 매우 수월해졌지만 일부 유저들은 여전히 소환과 후가공 작업에 예민하다.
프레스 세라믹, CAD/CAM 디지털 시대에서 생존 가능할까
치과기공의 디지털화에 속도가 붙으면서 현재 다양한 디지털 장비들이 안정적으로 운용되고 있다. 이 디지털 장비는 크게 절삭가공 방식인 밀링머신과 적층가공 방식인 3D 프린터로 재료의 가공 시간과 정확도면에서 타의 추종을 불허한다.
글라스 세라믹 분야도 시대의 흐름은 피할 수 없게 됐다. 환자들은 더욱 빠른 치료를 요구하고 있으며 이와 발맞춰 원내에서 단시간에 가공할 수 있는 CAD/CAM용 세라믹 블록 등이 등장했다. 결국 프레스 세라믹은 이러한 밀링용 소재들에게 점유율을 빼앗기고 있는 형국이다.
더불어 PFM 방식의 세라믹 보철보다 제작 과정에서 몇몇 단계가 생략돼 작업 시간이 비교적 짧아졌다고는 하지만, 여전히 수작업에 크게 의존하고 있어 디지털 장비를 이용한 보철 제작과 비교한다면 작업 시간이 상당히 오래 소요된다고 볼 수 있다.
또한 아날로그 방식이기 때문에 각 재료의 변형도 무시할 수는 없는 일이다.
위와 같은 여러 가지 이유로 프레스 세라믹은 점차 장인들만이 하는 기술이 되어가고 있다.
그렇다면 프레스 세라믹은 시대의 변화라는 파도에 휩쓸려 사라질 수밖에 없는 테크닉일까?
이 물음에 대한 답은 아니라고 말할 수 있다. 프레스 세라믹 잉곳은 지르코니아와는 또 다른 투명도와 심미성으로 라미네이트 등의 심미 치료 분야에서 여전히 중요한 소재로 인식되고 있다. 특히 지르코니아 등의 밀링 방식으로 제작되는 보철물의 경우, 얇은 비니어 또는 인레이 등에서 밀링머신 공구의 한계로 제작이 불가능한 부분이 존재한다.
또한 최근에는 CAD/CAM을 활용해 Wax 블록을 밀링한 후 이를 가공해 가압 주조를 취하는 방식도 꾸준히 연구되고 있다.
디지털 방식과 아날로그 방식의 하이브리드 체제로 진화해가는 프레스 세라믹을 잘 활용한다면 심미보철을 추구하는 기공소에 또 다른 솔루션이 될 수 있지 않을까 기대해본다.
