이해형 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.
이번 연구의 목적은 치과용 CAD/CAM 지르코니아 디스크의 소결 및 고광택 시편에 대한 굴곡 강도 및 신뢰성을 결정하고 ‘소결 그대로’ 대 ‘연마 상태’의 강도 테스트 후 특징적인 결함을 식별하는 것 이었다.
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 라바에스테틱(3M ESPE), 레인보우 샤인-T(제노스), 지르코-세람(라보테크), 루젠 에나멜, 루젠 스마일(덴탈맥스), 카타나 STML, UTML(쿠라 레이 노리타케) 등 7개 제품을 선택해 시편의 굴곡 강도를 조사했다.
표면 결함, 재료 강도 및 데이터 산란 결과에 영향 미칠 수 있어 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.
특히 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.
취성 지수가 높은 사전 소결된 지르코니아의 가공은 재료 제거 중 취성 파괴를 유발할 수 있으며, 조밀하게 소결된 것보다 가공으로 인한 가장자리 칩손상이 더 발생하기 쉬운 것으로 나타났다. 따라서 치과용 CAD/CAM 절차의 소프트 머시닝은 사전 소결된 지르코니아 블록의 CAM 밀링으로인해 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 결함은 파손 원인으로 작용할 수 있으며 재료 강도 및 데이터 산란 결과에 분명히 영향을 미칠 수 있다”고 밝혔다. 향후 심도있는 결과 도출 위해 후속 연구 진행할 계획 특히 지르코니아 크라운 및 브릿지 보철물에 남아있는 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.
무엇보다 사전에 소결된 지르코니아 블랭크를 제조하는 동안 재료 강도를 제어하는 결함의 여러 유형 또는 분포가 생성될 수 있다. 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 단국대 치과대학을 졸업하고, 치과의사 면허 취득후 서울대학교 대학원 치의학과 석사과정, 일본 도쿠시마 치학부 대학원 박사과정 치학박사 학위를 마쳤다.
저서 및 대표 연구논문으로는 치과재료학 8판 (군자출판사) 공저 외 SCI논문 다수가 있다.
해당 논문 원문은 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0109564124000174를 참조하면 된다.
