DENTAL CEMENTS
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  • 김보현
  • 승인 2006.01.06 16:02
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DENTAL CEMENTS

현재 치과에서 보철물의 접착을 위해서 많은 종류의 시멘트가 사용되어 왔으며 시멘트의 선택은 수복물의 성패에 커다란 영향을 미친다. 현재 국내에는 구성성분이나 중합 형식 사용목적 등에 따라 총 50여가지의 시멘트가 판매되고 있다. 이런 시멘트들의 다양한 성질과 성질별 구분 등 전반적인 시멘트에 대해 알아보는 기회를 제공하고자 한다.

치과용 시멘트는 전통적으로 ZPC와 Glass ionomer cement등이 주로 사용되어 오다 Glass ionomer cement의 물성이 개선되면서 GI cement에 resin 성분을 추가한 Resin Modified Glass ionomer cement이 수년전에 개발되면서 cement 시장에 큰 변화를 불러 일으켰다. 그와 더불어 Bonding system의 빠른발전과 물성개선과 함께 All ceramic crown등의 접착을 위한 레진세멘이 다양하게 시장에 출시되면서 과거에 사용되던 cement들의 시장점유율이 갈수록 줄어들고 있는 추세이다. 그렇지만 Glass Ionomer Cement등도 예전과는 비교했을때 훨씬 물성이 개선되고 사용이 편리해져서 아직도 많은 임상들은 ZPC, GI cement등을 즐겨 사용하고 있고 임상적 결과 또한 양호하다. 아무리 세멘의 물성이 개선된다 하더라도 cement 자체의 접착만으로는 임상적 성공을 보장할 수 없기 때문에 보철물의 retention form을 포함한 preparation design이 가장 중요한 요소라고 할 수 있다.. 그렇다 하더라도 지대치의 임상상황이 항상 좋은 조건은 아니기 때문에 case에 따라 적절한 cement를 선택하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다.

성분에 따른 분류
주조수복물을 포함한 간접수복물의 접착에 사용되는 시멘트는 구성성분에 따라 크게 7가지로 인산아연시멘트(Zinc phosphate cement(ZPC), 규소인산아연시멘트(zinc silicate cement), 산화아연-유지놀 시멘트(zinc oxide-eugenol cement), 폴리카복실레이트 시멘트(polycarboxylate cement), 글라스 아이오노머 시멘트(glass ionomer cement), 레진강화형 글라스아이오노머 시멘트(resin Reinforced glass ionomer cement), 레진시멘트(resin cement) 등이 있다.
대부분의 치과용 시멘트는 분말, 액체로 이들의 주된 구성성분은 <표 1>과 같다. 특히 최근에는 크림성분으로 카트리지에서 짜서 사용하는 것과 자동으로 혼합이 되어서 사용하는 타입 등 다양한 제품들이 소개되고 있어 진료실에 편안함을 제공하고 있다. 다만 가격이 일반 혼합형에 비해 비싸다는 단점이 있다. 그러면 위의 7가지 성분별 분류 시멘트 각각의 특징과 장ㆍ단점 등 성질을 알아보기로 한다.

<표1. 성분에 따른 시멘트 분류>

*아래부터는 편의상 각종 시멘트를 다음과 같이 표기한다.
인산아연=ZPC / 산화아연유지놀=ZOE / 폴리카복실레이트=PC / 글라스아이오노머=GI / 레진강화형 글라스아이오노머=RRGI

ZPC(Zinc phosphate cement)
zinc oxide + phosphoric acid(발열반응)
ZPC는 임상적으로 인정받아 100여년을 사용해 온 종류이다. 적절한 혼합 환경과 조작시간을 가질 수 있다는 특징 외에도 film thickeness가 적어(약25㎛) 수복물의 seating이 충분히 이루어져 있다. 또한 치질 및 수복물에 결합능력이 약해서 시멘트의 제거가 쉽다. 그러나 혼합 방법과 비율 등에 따라서 성질이 결정되며, 인산의 낮은 산도로 술 후 과민반응이 자주 일어난다는 단점이 있다. 초기 pH 3.5에서 약 48시간이 경과해야 중성에 가깝게 되는데 이로 인한 불편감은 수일 또는 수 주간 지속되기도 한다.
또한 인산아연시멘트는 경화시간, 점도, 피막도, 압축강도, 용해도 및 산도를 고려해야 한다. 충분한 작업시간을 얻기 위해서는 차가운 혼합판을 사용해야 하며, 분말을 첨가하는 속도 역시 경화시간을 좌우한다는 등의 번거로움과 술후 과민 반응 등이 가장 큰 단점으로 부각된다.

Polycarboxylate cement
zinc oxide + polyacrylic acid
ZPC에 비해서 치수조직에 대한 자극이 적고 법량질에 대한 접착능력 때문에 최근까지 약 30여 년 동안 사용되어왔다. 점도는 인산아연 시멘트보다 약간 높으나 외력을 받으면 유동성이 증가한다. 금속성 수복물의 내면을 sandblast 처리했을 때 우수한 결합력을 보이지만, 이러한 결합력을 얻기 위해 과정에 건조 및 청결 등 세심한 주의가 필요하다.
상아질에 대한 결합력이 낮고, 경화 후에는 제거가 불가능하다는 단점이 있다. 작업시간이 짧아 서둘러야 하며, 광택이 소실되면 작업시간이 지난 것으로 사용되면 안되는 등의 단점이 있지만, polyacrylic acid는 분자량이 커서 상아세관을 통과 못하므로 생체친화성이 우수한 장점도 가지고 있다. 또한 carboxyl group이 치질과 화학적 결합을 하므로 유지력 또한 우수하다고 전문가들은 말한다.

ZOE(Zinc oxide-eugenol) cement
zinc oxide+eugenol
ZOE도 ZPC와 마찬가지로 임시수복 또는 합착재로서 오랜 기간 동안 사용되어온 시멘트이다. 48~55 MPa(7000~8000 psi)의 향상된 강도를 갖는데 이런 시멘트의 구성은 중합체와 무기화합물을 분말에 첨가함으로써 가능하다. ZOE의 가장 큰 장점은 연조직 또는 경조직에 대한 자극이 적고 eugenol의 진정효과로 인한 임시가봉재로 널리 이용되고 있다.
물리적 성질이 낮으며, film thickness가 커서 합착재로는 적당하다. 하지만 조작법에 따라서 성질의 변화가 많은 단점 때문에 많은 사용자들은 30초 동안 혼합한 후 바로 수복물 인접부위에 도포하기를 권한다.

GI(Glass Ionomer) cement
glass fillers + polyacrylic, tartaric, itaconic acid
GIC는 70년대 초 새로운 시멘트의 요구에 silicate cement와 polycarboxylate cement의 혼합된 형태로 개발되었고, 치질 및 금속에 대한 접착능력이 있으며 film thickness가 적고 치수에 대한 자극 또한 적어 합착재로 주로 사용된다. 보통 GI는 통상적인 분말다산 액 체계나 수경성으로 시판된다.
글라스 아이오노머 다산 액은 폴리카보실레이트 액보다 점도가 낮다. 또한 초기 용해도가 높아 경화반응이 느리기 때문에 완전 경화까지는 24시간 정도가 소요되는데, 그때까지 완전 방습해야 하는 단점이 있다. 유리분말에 불소를 첨가함으로써 불소를 유리시킬 수 있는 특징이 있는데 이런 항우식 효과는 GIC의 큰 장점이기도 하다. 주의할 점은 금속제 혼합자를 사용해서는 안된다는 것을 제외하면 혼합법은 폴리카복실레이트 시멘트와 유사하다. 굳어지기 시작하면 사용해서는 안되고, 유효기간이 짧다는 단점이 있다.

Silicate cement
glass+fillers phosphoric acid
SC(규소인산아연 시멘트)는 인산함유 액과 산화아연과 규산염 유리의 혼합물인 분말로 구성된다. 규산 시멘트는 최초의 심미수복재로서 분말과 액으로 구성되는데, 분말은 산에 용해되는 미세 분말화된 세라믹(유리)이다. 제1형 규소인산아연 시멘트는 정확한 주조체의 접합을 형성한다.
어느 정도 반투명하므로 도재소복물에 특히 유용한 것으로 알려져 있고, 규산염을 함유함으로 불소가 유리되어 항우식 성질을 가진다. 액은 인산아연 시멘트와 마찬가지로 인산 수용액을 사용한다. 규산시멘트는 반투명하고 심미성이 우수하여 전치부의 직접 수복재로서 다년간 사용되었으나, 치수자극성이 심하다는 것과, 구강내에서 용해도가 크며, 착색으로 인한 변색이 일어나며 균열이 생길 수 있다는 단점들 때문에 현재는 거의 사용되지 않고, 글래스 아이오노머로 개발 대체되어 가고 있는 추세이다.

RRGI cements
anionic glass + polyacrylic acid
RRGI 시멘트는 GI 시멘트와 레진 시멘트를 혼합한 복합재료로서 두 시멘트의 장점을 취한 것이다. 분말은 glass ionomer 분말에 중합촉매가 함유되어 있으며, 액은 methacrylate group이 포함된 polyacrylic acid 와 tartric acid로 구성되어 있다. 중합은 크게 중합반응과 산-염기반응으로 이루어지는데, 글라스 아이오노머 시멘트와 같이 불소를 유리하며, 자가중합으로 경화된다. 레진 시멘트와 같이 초기 용해도가 좋으며, 초기에는 시술 후에 약간의 과민성이 보고되었지만, 현재는 크지 않은 것으로 알려져 있다.
최근에 소개되고 있는 레진 강화형 글라스 아이오노머 시멘트는 금관 및 가공의치나 포스트의 영구접착용, 교정 장치의 접착용 및 여러 가지의 수복용으로 사용된다. 30초 내에 혼합하고 건조된 치아에 도포하는 작업을 하여야 하며, 보호용 장갑으로 직접적인 접촉을 피해야 한다는 단점이 있다.

Resin cements
filler particles + methacrylate-derived monomers
최근 심미치과 분야의 현저한 발전으로 인하여 이용이 급속히 증가되고 있는 레진 시멘트(resin cement)는 1950년대에 소량 충진된 MMA의 성분으로 소개되어 사용되지 않다가 최근에 성분이 개량되고, 법랑질 부식 기법, 그리고 상아질에 결합하는 잠재력을 갖는 분자 등의 특성을 가지면서, 심미치과분야의 발달과 함께 최근 10년간 이용이 꾸준히 증가되고 있다.
Resin cement는 치질 및 수복물의 유지에 있어서 여타의 시멘트가 기계적인 합착에 의존하는데 비해 화학적인 결합을 해 치질삭제를 최소화하고, 의도적인 유지형태가 불필요한 장점을 가진다. 주로 레진시멘트는 인레이나 크라운같은 주조용 세라믹 수복물과 함께 사용된다. 레진 시멘트가 최선의 선택재료가 되는 경우는 복합레진 인레이, 치과교정용 브라켓, 심미적 세라믹 또는 레진 라미네이트 비니어 및 레진결합 계속가공의치의 접합 등으로 알려져 있다. 각 상품마다 특정 목적에 맞는 취급특성을 내기 위해서 약간 다르기는 하지만, 조성과 화학작용면에서 레진시멘트는 직접충전용 레진과 유사하다. 레진시멘트는 구강환경에 불용성을 가진다는 것 말고도 점도가 낮아 레진계의 접착에도 사용된다는 장점이 있다. 그러나 술자의 기술에 따라서 다른 결과를 보이며, 상대적으로 비싼 가격과, 시멘트의 제거가 불편하다는 단점을 가지고 있다.

시멘트 사용시 고려할 물리적 성질
위에서 살펴본바와 같이 각각의 시멘트는 성분에 따라 다양한 성질을 나타낸다.  임상에서 시멘트를 사용하고자 할 때는 경화시간, 점주도, 피막도, 강도, 용해도 등을 반드시 고려해야 성공적인 임상결과를 얻을 수 있다.
대부분의 치과용 시멘트 사용시 가장 큰 문제점으로 상아질의 술후 과민반응을 들 수 있다. 이러한 이유로는 치아의 과도한 삭제로 인한 치수신경 말단의 외상, 세균감염, 과도한 상아질 건조, 지혈제의 사용, 도말층의 제거로 인한 세관개방, 시멘트의 산도, 수복물을 seating하는 과정에서 과도한 압력으로 인한 치수신경압박, 높은 w/p 비율로 인한 불안정한 경화 등이 있다.
따라서 이러한 과민반응을 줄이기 위해서는 각 시멘트의 성질을 숙지하고 제조자의 지시에 따른 조작으로 이러한 원인을 제거하며 상아질 및 치수생리의 이해가 선행되어야 한다. 작업시 아래의 사항들을 고려한다면 보다 완벽한 수복물 접착을 할 수 있을 것이다. 이러한 성질들을 바탕으로 시멘트 사용시 고려할 사항과 그에 미치는 영향을 알아보기로 한다.

<표2>접합용 시멘트의 물리적 성질

시멘트

경화시간

(분)

피막도

(㎛)

24시간

압축강도

MPA(psi)

24시간

간접인장강도

Mpa(psi)

탄성계수

Gpa

psi×10^6

물에 대한

용해도

(%무게비)

치수반응

인산아연

5.5

20

104(15,000)

5.5(800)

13.5(1.96)

0.06

중간

ZOE 제1형

4.0~10

25

6~28(800~4000)

-

-

0.04

미약

규소인산

3.5~4

25

145(21,000)

7.6(1100)

-

0.4

중간

레진

2~4+

<25

70~172(10,000~25,000)

-

2.6(0.37)

0

중간

폴리카복실레이트

621

55(8000)

6.2(900)

5.1(0.74)

0.06

미약

글라스 아이오노머

724

86(12,500)

6.2(900)

7.3(1.06)

1.25

미약

경화시간(setting time)
시멘트를 혼합할 때부터 경화가 끝날 때까지의 시간을 의미하며 이시간내에 수복물을 지대치에 접착해야 한다. 일반적으로 경화시간에 영향을 주는 요인으로는 분말과 액의 비율, 혼합판의 온도, 분말 첨가 속도 등에 의해 좌우된다. 분말을 많이 사용할수록, 혼합판의 온도가 높을수록 분말을 액에 빨리 첨가할수록 경화시간은 짧아진다. 그러나 제조사의 분말, 액의 비를 준수했을때 재료의 가장 좋은 성질을 얻을 수 있다는 것에 유의한다. 또한 적당한 혼합판의 온도는 18~24℃가 가장 적합하다.
한편 분말의 첨가 속도에따른 경화시간은 ZPC가 가장 영향을 많이 받는 것으로 나타나있다. 위의 방식을 반대로 행했을때 당연히 경화시간은 길어진다.

점주도(Vicosity)
치과용 시멘트의 성질중 점주도는 상당히 중요한 의미를 갖는다. 수복물을 지대치에 장착시킬 때 점주도가 높으면 시멘트의 흐름성이 나빠 피막도가 커지므로 수복물의 고경이 높아져 교합장애의 원인이 될 수 있으며, 반대로 점주도가 낮으면 흐름성은 좋아 정확한 고경을 유지할 수 있으나 물리적 성질이 나빠 쉽게 수복물이 탈락할 위험이 있게 된다.
주위의 온도가 높거나, 분말의 양이 많을 때, 또는 혼합 후 시간이 지연되면 점주도가 높아지므로 이점에 주의를 해야 한다. 정확한 점주도는 제조자가 제시하는 분말, 액의 비를 지키고 혼합도중 스파튤라로 혼합된 시멘트를 1인치 정도 들어 올려서 줄이 끊어지지 않으면 적당한 점주도가 되었다고 판단한다.
아울러 시멘트를 혼합할 때는 시계를 준비하여 혼합시간을 지켜야 하며 혼합유리판의 온도에도 신경을 써야 한다. 그리고 시멘트 액의 뚜껑은 곧바로 닫아 액이 증발하지 않도록 한다.

피막도(Film thckness)
일반적으로 ‘세멘두께’라고도 표현한다. 피막도가 크면 즉, 두꺼울수록 지대치와 수복물의 간격은 커지고 고경이 높아져 상하악 교합에 문제가 생기며 쉽게 탈락되게 된다. 쉽게말해 수복물의 유지력을 감소시키는 원인이 된다는 것이다.
피막도에 영향을 주는 요인에는 여러 가지가 있을 수 있다. 분말의 입자가 클수록, 점주도가 클수록, 분말을 많이 사용할수록, 수복물 장착시 가하는 힘이 클수록, 혼합판의 온도나 주위 실내 온도가 높으면 점주도가 증가하여 피막도는 커지게 된다. 또한 시멘트를 혼합하고 수복물을 장착할 때까지의 경과시간이 길어지면 즉, 시멘트를 혼합한 후 늦게 사용하면 점주도가 증가하여 피막도가 커지게 됨으로 혼합후 즉시 사용해야 한다. 여기에 인레이보다는 금관을 장착할 때 시멘트가 빠져나오기 힘들어 피막도가 커질수도 있다.

강도
주로 압축강도로 표현되고 수복물의유지에 중요한 역할을 한다. 보통 제품에 24시간-압축강도를 표시하도록 규정되어 있다. 혼합후 1시간 이내에 최종압축강도의 60%~70%에 도달, GI시멘트는 1년까지도 압축강도가 증가하는 것으로 나타나 있다. 특히 수복물 장착후 최소한 1시간 동안은 무리한 교합압이 가해지지 않도록 환자에게 주의를 시켜야 한다.
강도에 영향을 주는 요인에는 혼합방법, 분말/액의 비율, 수분과의 접촉 등이 있다. 일반적으로 제조사에서 제시하는 혼합비를 따를 때 최대 강도를 얻을 수 있고, 혼합시 분말의 양을 많이 사용하면 강도가 증가하지만 너무 많은 양을 사용하게 되면 오히려 미반은 분말이 존재하게 되어 강도가 떨어지기 때문에 주의한다. 또한 혼합한 시멘트가 경화되기 전에 수분과 접촉하면 강도는 저하되고 심지어는 경화가 안되거나 용해됨으로 타액 등이 닿지 않도록 건조한 상태로 격리시켜야 한다.

용해도
용해도의 증가는 수복물 탈락의 가장 큰 원인이 되기 때문에 아주 중요한 부분이다. 분말과 액의 비가 증가하면 용해도는 감소하지만 분말이 많아 피막도가 증가하기 때문에 분말, 액의 비를 제조사의 지시에 따라 지키는 것이 중요하다. 경화후 수분과 접촉하면 용해도가 증가하기 때문에 장착 후 시멘트가 노출된 면에는 varnish를 도포하여 수분과 접촉되는 것을 막아주어야 한다. 한편 수복물 점착후 수복물 변연부의 접착선의 시멘트가 눈에 보이게 되면 50마이크론 이상 marginal leakage가 생긴 것이므로 쉽게 용해된다는 것을 주지한다.

진료실에 다양한 시멘트 구비해야
위에서 밝힌 바와 같이 각각의 시멘트는 고유한 장점과 단점들을 가지고 있다. 어떤 경우에는 특정 상황에 따라 여러 가지의 시멘트를 사용한다. 접합용 시멘트의 선택에는 취급특성이 중용한 고려사항이 된다.
각 시멘트를 간단하게 정리해보면 ZPC는 오랜 세월 보편적인 접합용 시멘트 역할을 해 왓으며 아직까지도 성질만큼은 인정 받고 있다. 취급특성이 우수하고 디자인과 접합도가 우수한 금속 수복물의 접합에 사용시 수명이 긴 것은 공인된 사실이다. 반면 항우식 성질이 없으며 치수자극원이라는 단점도 있다. 또한 불투명함으로 세라믹 수복물에는 적합하지 않다.
GI와 규소인산아연 시멘트는 항우식 성질을 가지며 반투명하다. GI 시멘트는 치수에 보다 친화력이 있고 치질에 결합하기 때문에 사실상 규소인산아연 시멘트를 대신해 왔다. 이 시멘트들은 주조용 금속 수복물에 사용되며 반투명성으로 인해서 심미적 세라믹 수복물에 사용 가능하다. 특히 GI 시멘트는 우식률이 높은 환자에 대한 최우선의 접합제이다.
폴리카복실레이트와 개량형 산화아연 유지놀 시멘트 둘 다 치수에 친화성이 우수하다. 폴리카복실레이트 시멘트는 치아에 결합하며 성질과 취급특성이 뛰어나 과민성이 문제가 되는 경우에 최우선이다.
레진 시멘트는 복합레진 인레이에 쓰이며 도재와 주조용 세라믹 수복물에 우수한 선택이 된다. 레진결합 계속가공의치, 세라믹 라미네니트 비니어 및 치과 교정용 브라켓의 부착에 레진 시멘트의 선택이 좋다.
이런 다양한 진료에 각기 유리한 시멘트가 있기 때문에 치과진료실에는 다양한 접합용 시멘트를 준비해둘 필요가 있다.

최근 시멘트 사용의 흐름
치아와 경계를 이루는 수복물의 변연은 어느 정도의 간격을 가지며 합착재는 이러한 공간을 채워주므로서 수복물이 유지된다. 따라서 구강내 환경에서 변연에 노출되어 있는 시멘트는 타액을 포함하는 구강조직액에 의하여 용해된다. 이 결과 변연누출이 발생하여 세균이 축적되면 recurrent caries가 유발되어 수복의 실패를 초래한다.
따라서 합착재의 선택시 이러한 고려가 반드시 필요하며 최근의 많은 시멘트에는 불소를 포함시키려는 노력을 하고 있다. 불소를 함유하는 GI계의 cement는 이러한 재발성 우식을 예방, 지연 또는 억제하는 능력을 갖는다.
최근 보고된 CRA 자료에 의하면 미국의 치과의사들이 선호하는 시멘트의 양상은 과거에 비해 많은 변화를 보이고 있다. 즉, ZPC 및 Polycarboxylate cement의 사용이 급격히 감소하는 반면 RRGI 및 resin cement는 상당한 증가를 보이고 있다. 이러한 경향은 지속될 것이며 향후 polymer technology의 발전과 더불어 더욱 심화될 것으로 예측된다.

 -시멘트 사용 수칙-
1. 제품의 표시사항, 지시사항, 제조일자등 검사항목을 검사하여 제품을 선택하여야 한다.
2. 분말과 액을 미리 딸아 놓아서는 안된다.
3. 분말은 흔들어 준 후 가볍게 떠낸다.
4. 액의 용기는 수직으로 세워서 일정한 방울로 떨어지게 한다.
5. 사용후 남은 분말이나 액은 다시 사용해서는 안된다.
6. 남은 액이나 분말을 새로 구입한 액이나 분말과 함께 사용해서는 안된다.
7. 치아는 청결하고 건조해야 하지만 탈수시켜서는 안된다.
8. 혼합한 세멘트의 표면에 광택이 소실되면 변질되었거나 경화 반응이 상당히 지연된 것이므로 버리거나 다시 혼합해야 한다.
9. 습기에 오염되지 않도록 방습을 철저히 해야한다.
10. 시멘트가 경화되면 10분정도 기다린 후에 과잉의 시멘트를 제거하고 교합조정도 이 이 후에 해야 한다.
11. 액의 유효저장기간은 1년이므로 제조일자를 확인하여 구입해야 하며 동일 표장, 동일 제조일의 분말과 액을 사용해야 한다.(최근에는 유효기간이 1년 이상인 제품도 있다)


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