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치과 영역에서 사용되는 다양한 재료 중 고분자는 금속과 세라믹처럼 여러 용도로 개발되어 오랫동안 사용하고 있으며, polymethylmethacrylate (PMMA)라 불리는 레진은 1930년대 소개된 이후 강도, 색 안정성, 생체적합성 등의 우수한 특성 덕분에 임시의치, 의치상, 임플란트 상부구조, 악관절 환자들을 위한 스프린트 등 광범위하게 사용되고 있는 대표적인 치과용 고분자 재료이다(Jeong 등, 2005; Noh 등, 2008). 하지만 중합수축, 수분흡수, 낮은 마모성, 미반응 단량체에 대한 알레르기 반응 등의 문제점이 나타나고 있어(Price, 1994; Lee 등, 2010a) 이러한 결점을 극복하고 심미성까지 겸비시킨 고분자 재료들이 개발되고 있다.

최근에 의료용으로 개발된 Polyaryletherketone (PAEK)는 성형할 때 변형되지 않는 고성능 열가소성 고분자로써 생체친화적인 재료로 사람의 뼈를 대체할 가장 적합한 재료라고 발표하고 있다(Han 등, 2016). 또한, 고온에서도 체적안정성이 우수하며 자연치와 비슷한 기계적 특성과 충격 흡수의 장점을 가지고 있으며(Tannous 등, 2012; Fuhrmann 등, 2014) 특히, 마모에 대한 높은 저항성을 나타내어 신장강도, 피로강도, 굴절강도 등이 높기 때문에 여러 조건에서 활용 가능하다(Domininghaus, 2005; Mark, 2007).

PAEK 소재의 Polyetheretherketone (PEEK)과 Polyether-ketoneketone (PEKK)의 특성은 서로 유사하지만, 에테르(ether)기와 케톤(ketone)기의 비율에 따라 구분된다. PEEK는 체온 및 실온에서는 유리질 상태이며 약 143℃에서 유리 전이가 일어나는 것에 반하여 343℃에서 결정 용해 전이가 되고, 390~420℃에서 사출 및 압축성형이 가능하여 다양한 형태의 기술로 가공된다(Kurtz와 Devine, 2007). PEKK는 다른 PAEK보다 화학적, 물리적 특성이 우수하여, 압축강도가 PEEK보다 80% 이상 더 높다고 제조사에서 보고한바 있다(Fuhrmann 등, 2014). PEKK는 PAEK계의 최신 세대로서 비결정질과 결정질 재료의 특성을 가짐으로써 복잡한 형태도 가공이 가능하다(Fuhrmann 등, 2014). PEKK를 활용해 임플란트 framework를 제작할 경우 낮은 탄성계수 덕분에 높은 탄성계수를 가지고 있는 금속이나 지르코니아 등의 재료를 사용할 때보다 우수한 적합이 가능하고 또한, 저작 시 임플란트에 가해지는 압력의 분산과 충격 흡수에도 효과적이어서(Erkmen 등, 2011; Bacchi 등, 2013) 기존의 금속 framework를 대체할 수 있는 재료로 주목받고 있다. 하지만 아직 PEKK는 여전히 낮은 투과성과 회색빛이 나는 재료의 특성으로 인해 심미적인 관점에서 비니어를 필요로 한다(Stawarczyk 등, 2013). 구강 내 사용을 위해 만족스러운 심미성을 얻으려면 PEKK에 적절하게 결합 된 추가 축성이 필수적이다. 최근 치과수복물은 저작의 기능 회복과 함께 인접치와 조화를 이루는 심미성을 재현해야 하므로 심미적인 관점에서 색은 매우 중요해지고 있다(Vichi 등, 2011). 하지만, PEKK의 색 안정성에 대한 연구는 미흡하며 특히 추가 축성에 따른 색 안정성에 대한 연구는 거의 전무하다.

Bae 등 (2017)은 내면 적합도와 변연적합도를 비교 연구하였고, Lee 등 (2017)은 표면처리 방법에 따른 전단결합강도를 연구하였으며, Oh 등 (2017)은 임플란트 피개의치의 framework를 제작 한 임상보고서를 발표하였다. 아직 치과 영역에서 PEKK는 최신의 고분자 재료이므로 이에 대한 정보와 연구가 부족하고 거의 없는 실정이므로 다양한 평가 및 적용을 통한 연구가 필요한 상황이다.

본 연구에서는 열 가압성형용(press type)과 캐드캠 가공용(milling type)의 2종의 PEKK에 추가 축성을 한 후 색조에 미치는 영향을 비교해 보고자 임상에서 쉽게 적용할 수 있는 VITA Easyshade advance 4.0을 이용하여 CIE 색체계를 적용하여 L*, a*, b* 값을 측정하여 분석하여 임상 적용의 기준을 마련하고자 한다.

PEKK는 치의학 영역에서는 생소할 수 있는 재료지만, 의학 분야에서는 다양한 장점들을 기반으로 이미 1990년대부터 체내 매식체로 폭넓게 활용되고 있다(Kurtz와 Devine, 2007). 치의학 영역에서도 앞으로 임플란트 임시 지대주, 임플란트 피개의치의 framework, 임플란트 milled bar, 임플란트 attachment, 가철성 보철물의 framework 등의 다양한 분야에 활용이 가능할 것으로 기대되고 있다.

최근 치과수복물의 심미성에 대한 관심과 요구가 증가하면서 많은 노력을 하고 있으며, 미의 기준은 치아의 형태, 크기, 투명도, 배열, 안모와의 조화 등의 다양한 요인이 작용하지만, 특히 치아의 색상은 가장 중요한 요인이다(Kwon과 Lee, 2015). 색 안정성이란 오랫동안 여러 환경에서 재료 본연의 색상을 유지하는 것을 의미하며 치의학에 사용되고 있는 여러 재료의 중요한 성질 중 하나이다(Mutlu-Sagesen 등, 2001). 치과 분야에서 색 안정성에 대한 연구는 금속, 레진, 세라믹 등 새로운 재료가 등장할 때마다 수행됐으며, 최근 고정성 및 가철성 보철물의 하부구조물로 많이 활용되는 PEKK의 추가 축성이 색 안정성에 미치는 영향을 관찰하여 환자에게 심미적으로 더욱 우수한 치과수복물을 제공하고자 본 연구를 시행하였다.

Kim과 Chung(2010)은 금속-도재관의 하부구조의 소재와 소성 단계가 색조에 영향을 미친다고 하였으며, Jang 등(2011)은 지르코니아 전부도재관의 반복 소성이 색조에 영향을 미친다고 보고하였다. 선행연구를 배경으로 색 변화가 있을 것으로 예상하며, 아무 처리를 하지 않은 시편을 대조군으로 하고 로카텍 처리, 로카텍 처리 후 오펙 도포, 로카텍 처리 후 레진 도포, 로카텍 처리 후 오펙 도포 다음 레진 도포 처리의 4가지 추가 축성을 실험군으로 하여 실험을 진행하였다. Park 등(2015)은 컴포짓트 레진의 종류에 상관없이 색 안정성에 차이가 부분적으로 나타났다고 보고하였으며, Lim (2017)은 열 가압성형용과 캐드캠 가공용으로 구분되는 리튬디실리케이트 글라스-세라믹의 색차 비교연구에서 제작방법에 따른 유의한 차이가 나타났으며, 본 연구에서도 PEKK의 제작방법에 따른 색 안정성이 유의한 차이를 나타냈다(p<0.05). 이는 열 가압성형용의 경우 제작과정에서 발생하는 열과 압력 등에 의해 최종 색조가 영향을 받았을 것으로 생각된다.

L* 값은 밝기를 나타내는 명도지수로써 0부터 100까지이며 100은 완전한 백색이고 0은 완전한 흑색이다. a*와 b*은 채도지수로써 a* 값은 (+)방향으로 빨간색이 증가하며 (-)방향으로 녹색이 증가한다. b* 값은 (+)방향으로 노란색, (-)방향으로 파란색이 증가한다(Joiner, 2004). 본 연구에서 추가 축성에 따른 L* 값은 대조군보다 PR 시편을 제외하고 모두 증가하여 더욱 밝아지는 경향을 나타내므로 임상에서 PEKK를 선택할 때는 원하는 색상보다 조금 진한 것을 선택하는 것이 올바른 판단으로 생각된다. 또한, a* 값의 변화는 b* 값의 변화보다 작았으며, 치아의 색도에서 노란색이 증가함을 관찰할 수 있었다.

색 변화는 L*, a*, b* 값의 변화를 하나의 값으로 조합한 ΔE 값을 이용하여 양적으로 표현하고 있으며, 변색 정도의 평가에 있어서 중요한 의미가 있다. ΔE 값이 1보다 작을 경우 관찰자가 인지할 수 없는 정도이고, ΔE 값이 1과 3.3 사이일 경우 숙련된 술자는 그 차이를 인지할 수 있으나 임상적으로 수용 가능한 정도이고 ΔE 값이 3.3보다 클 경우에는 일반인도 인지할 수 있어 임상적으로 수용되지 않는다(Inokoshi 등, 1996). 본 연구에서는 임상적으로 문제가 되는 수준인 ΔE 값이 3.3을 월등히 넘어서는 많은 색 변화가 있었다. 로카텍 처리 후 레진을 바른 PRR, MRR 시편에서만 치의학에서 임상 허용 기준인 ΔE 값 3.3 기준에서 볼 때 색 안정성이 우수한 추가 축성 방법으로 간주할 수 있다. 색 변화량(ΔE)은 PR 시편을 제외하고 대조군보다 모두 낮게 나타났다. 특히 오펙까지만 바른 시편(PRO, MRO)과 오펙에 레진을 추가하여 바른 시편(PROR, MROR)을 비교해 보면 레진을 바른 시편의 색 변화량이 상대적으로 아주 낮게 나왔으며, 이는 레진이 빛을 차단하고 반사하며 부분적으로 분산하는 기능을 하여 치과수복물의 자연감과 심미성에 큰 영향을 미치는 것으로 생각된다. Hwang과 Oh (1997)는 175개의 자연치의 색상 분포를 분석한 결과 L* 값 63.18, a* 값 1.11, b* 값 5.79라고 하였으며, 본 연구에서는 로카텍 처리 후 레진을 바른 시편(PRR, MRR)은 L* 값 77~78, a* 값 0.6~1.4, b* 값 26.6~27.9로, 로카텍 처리 후 오펙에 레진을 추가하여 바른 시편(PROR, MROR)의 L* 값 82.9~84.5, a* 값 1.5~1.6, b* 값 30.6~35.5보다 자연치와 L*, a*, b* 값의 차이가 작게 나타났다.

최근 치과수복물의 색 안정성 평가는 shade guide를 이용한 시각적 평가보다는 spectrophotometer를 이용한 기계적 장치를 이용한 평가를 선호하고 있다. Shade guide를 활용하여 색차를 계측했을 때 A1, A2, A3, A4 등과 같이 숫자로 나타나는 차이와 실제 계측 값의 차이는 그 간격이 일치하지 않으므로(Lee 등, 2010b) shade guide를 절대적으로 신뢰하고 사용하는 것은 주의가 필요하다. 본 연구에서는 진료실에서 가장 많이 이용되는 shade A2를 기준 색상으로 하여(Lee 등, 2016) 오펙과 레진의 shade를 A2로 선택하였다.

제작방법에 따른 색상의 차이를 관찰 결과 열 가압성형용 P그룹에서는 PR 시편이 53.7로 가장 높았으며, 대조군 P 시편 50.0, PRO 시편 48.1, PROR 시편 6.7, PRR 시편 1.9 순으로 나타났으며, 대조군과 48.1의 차이가 나타났다. 캐드캠 가공용 M그룹에서는 대조군 M 시편이 56.4로 가장 높았으며, MR 시편 54.2, MRO 시편 52.0, MROR 시편 11.5, MRR 시편 1.3 순으로 나타났으며, 대조군과 55.1의 차이가 나타났다. 제작방법에 따라 열 가압성형용보다 캐드캠 가공용 PEKK의 색상 차이가 더 컸으며, 다르게 제작된 2종의 PEKK 하부구조물의 색조 차이는 있는 것으로 판단되나, shade A2 오펙과 레진을 사용한 결과 로카텍 처리 후 레진을 바른 경우가 shade A2를 나타냈으므로 열 가압성형용과 캐드캠 가공용의 PEKK는 임상적으로 모두 사용 가능한 심미성이 나타났다. 또한, PEKK를 로카텍 처리 후 레진으로 바른 경우가 우리가 필요로 하는 자연치에 가까운 색조를 나타내는 것으로 분석되며, PEKK의 임상 적용이 가능한 것으로 평가된다.

PEKK를 사용할 경우 심미적인 요인뿐만 아니라 접착력 향상을 위해 기계적인 유지형태를 부여하여 비니어의 안정성 외에도 임상 적용을 위해서 필요한 다른 요건이 많으므로 임상 상황에 맞게 적절하게 적용하는 것이 현명하다고 생각되며, 분광분석기의 정확한 사용과 아울러 시편의 제작 시 주의를 기울여서 신뢰할 만한 자료를 얻어야 할 것으로 생각된다. 또한, PEKK의 임상 적용을 위해서는 색조 평가는 물론 물리적, 생물학적 평가 등 다양한 연구가 계속 필요할 것으로 생각된다.

본 연구의 목적은 열 가압성형용과 캐드캠 가공용의 2종의 PEKK에 추가 축성을 한 후 색조에 미치는 영향을 비교해 보고자 임상에서 쉽게 적용할 수 있는 VITA Easyshade advance 4.0을 이용하여 CIE 색체계를 적용하여 L*, a*, b* 값을 측정 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 추가 축성에 따른 열 가압성형용과 캐드캠 가공용 PEKK의 색 안정성은 유의한 차이가 있었으며, 열 가압성형용보다 캐드캠 가공용의 색상 차이가 더 컸다. 추가 축성에 따른 L* 값(PR 시편 제외)과 b* 값(MR 시편 제외)은 증가하였으며, 로카텍 처리 후 레진을 바른 경우가 임상 허용 기준에 수용되었다. 이상의 결과로 임상에서 사용 시 허용 가능한 범위에 포함되는 레진을 바르는 단계까지 진행하는 것이 최상의 조합이라고 생각된다.