이해형 단국대 치과대 치과생체재료학교실 교수가 2월 19일 국제저널 DENTAL MATERIALS에 치과용 CAD/CAM 완전 윤곽 지르코니아 세라믹의 강도 제한 손상 및 결함’ 논문을 발표했다. 이 교수는 논문을 통해 보철물로 널리 쓰이는 지르코니아가 치과용 캐드캠 가공중에 다양한 유형의 표면 결합 및 손상을 일으킬 수 있다고 밝혀 주목을 받고 있다.
천안=하정곤 기자 denfoline@denfoline.co.kr
이해형 교수는 단국대 치과대학을 졸업하고, 개원 치과의사를 거쳐 일본 도쿠시마대 치학부 대학원에서 박사과정을 수료하고 치학박사학위를 취득하였다.
저서 및 대표 연구논문으로는 치과재료학 8판 (군자출판사) 공저 외 SCI논문 다수가 있다.
이번 연구의 목적은 치과용 CAD/CAM 지르코니아 디스크의 소결 및 고광택 시편에 대한 굴곡 강도 및 신뢰성을 결정하고 "소결 그대로(AS)" 대 "연마 상태(HP)"의 강도 테스트 후 특징적인 결함을 식별하는 것이었다.
이 교수팀은 굴곡 시편을 준비하기 위해 3개의 고투명 그룹(5Y)을 포함하여 다양한 이트리아 함량(3, 4, 5 mol%)을 갖는 7개의 완전 윤곽 지르코니아 CAM/CAM 블랭크를 선택했다.
이번 연구는 다양한 이트리아 함량(3, 4, 5 mol%)을 갖는 치과용 CAD/CAM용 상용 치과용 지르코니아 총 7개인 Lava Esthetic(3M ESPE), Rainbow Shine-T(제노스), Zirco-ceram(라보테크), LUXEN Enamel, LUXEN Smile(덴탈맥스), Katana STML, UTML(쿠라레이 노리타케) 등 7개 제품을 선택해 시편의 굴곡 강도를 조사했다.
표면 결함, 재료 강도 및 강도의 신뢰도(reliability)에 영향 미칠 수 있어
그 결과 평균 AS 굽힘 강도 값은 HP 대응 제품의 값보다 상당히 낮았다. 그러나 HP 그룹의 신뢰도를 표현하는 Weibull 계수는 AS 그룹과 비교하여 유의미하지는 않지만 일반적으로 감소했다.
AS 시편의 파손은 대부분 외부 CAM 밀링 결함에서 발생한 반면, HP 시편은 기공, 큰 입자 클러스터, 개재물 및 모서리에 위치한 임계 결함을 포함한 내부 표면 또는 부피 결함으로 인해 파손되었다. 2개의 고투명(5Y) 지르코니아 그룹은 연마 후 강도와 신뢰성에 영향을 미치지 않은 반면, 1개의 5Y 지르코니아는 강도를 크게 증가시켰으나 신뢰성을 크게 낮췄다.
특히 취성 지수가 높은 사전 소결된 지르코니아의 가공은 재료의 강도에 치명적인 가공결함을 남길 수 있는 것으로 나타났다.
따라서 치과용 CAD/CAM 절차의 소프트 머시닝은 사전 소결된 지르코니아 블록의 CAM 밀링으로 인해 다양한 유형의 표면 결함 및 손상을 일으킬 수 있으며, 이는 다음 소결 공정 중에 제거하거나 수리하지 않으면 매우 중요할 수 있다.
이 교수는 “이러한 표면 결함과 더불어 블록재료 내부에서 발견된 많은 결함들은 지르코니아 보철물의 파손원인으로 작용할 수 있으며, 재료 강도 및 강도의 신뢰도(reliability)에 영향을 미칠 수 있다”며 “그러나 이번 연구를 통하여 예비 소결 지르코니아 블랭크에도 많은 결함들이 남아있음이 밝혀졌다”고 말했다.
특히 지르코니아 크라운 및 브릿지 보철물에 남아 있는 기계 유발(예: 밀링) 결함은 하중을 가할 때 골절 원인이 될 수 있으며 조기 임상 실패의 원인이 될 수 있다. 이전에는 조밀하게 소결된 치과용 지르코니아의 굽힘 강도에 대한 소결 후 가공으로 인한 연삭의 영향에 주로 초점을 맞춰 왔다. 그러나 이번 연구를 통하여 예비 소결 지르코니아 블랭크에도 많은 결함들이 남아 있음이 밝혀졌다.
이 교수는 “지르코니아는 높은 기계적 특성과 치과용 CAD/CAM 제작 공정에 쉽게 적용할 수 있어 치과 보철물 분야에서 인기를 얻고 있다”며 “치과용 지르코니아 CAD/CAM 보철물 시스템은 전 세계적으로 널리 보급되어 있으며 다른 재료에 비해 장점이 많은 재료이며 가격 역시 저렴한 편으로 널리 사용되고 있다”고 설명했다.
특히 이 교수는 “이번 연구는 3년간 준비해왔으며 지르코니아 관련 더 심도있는 결과를 도출하기 위해 후속 연구도 진행할 계획”이라고 밝혔다.
이 교수는 현재 단국대학교 치과대학 치과생체재료학 교수 겸 조직재생공학연구소장(교육부지원 대학중점연구소)으로 충남연구원/충남과학진흥원 이사도 맡고 있다. 또한 전 치과대학장, 치의학연구소장, 대한치의학회 자재이사, 대한치과재료학회장을 역임했으며, 현재 치과재료학회 고문으로 활동하고 있다.
본 연구는 치과재료의 국제저명학술지인 ‘DENTAL MATERIALS’최신호에 게재되었으며 하기 사이트에서 누구나 원문을 다운로드받을 수 있다.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0109564124000174
