1. 광중합기의 탄생 배경
2. 광중합기의 종류
3. 임상 적용 Tip4. 좋은 광중합기란? -구매가이드-
5. 관리요령 및 사용방법
6. 사용 시 주의 사항

 

예전과 달리 환자들의 심미치료에 대한 관심이 증대되어 가고 전체 시술 중 광중합기를 사용하는 횟수와 시간이 늘어감에 따라 그만큼 광중합기도 이제는 치과에서 사용빈도가 높은 필수기기로 자리 잡은지 오래다.
그에 따라 광중합기 역시 여러 형태로 변화, 발전되어 유?무선을 시작으로 램프의 종류에 따른 분류 등 그 수를 헤아릴 수 없을 정도로 많은 치과업체가 취급하고 있다. 이에 덴포라인에서는 광중합기에 대한 기본적 이해와 올바른 사용 방법 등 광중합기에 대해 살펴보고자 한다.

1. 광중합기의 탄생 배경
화학 중합의 문제를 극복하기 위해 제조사들은 혼합이 필요하지 않은 레진을 개발했다. 광증감성 개시제의 첨가와 활성화에 빛을 사용함으로써 가능해진 것인데 이는 화학중합형 레진에서 나타나는 다공성이 없어질 뿐만 아니라 술자가 중합 전에 삽입과 성형을 완료할 수 있게 됐다.
일단 중합이 시작되면 화학중합형 레진의 경우 몇 분의 시간이 필요한데 비해 광중합의 경우에는 2mm 두께의 중합에 40초 이하의 시간만이 필요하다. 광중합형의 또 다른 장점은 화학중합형에서와 같이 산소 억제에 그리 민감하지 않다는 것이다.

2. 광중합기의 종류
광중합기는 기본적으로 광원, 광유도관으로 이루어진다. 전색재의 중합반응을 일으키는 광중합기는 대부분 가시광선을 이용한 광중합기가 많이 사용되고 있다. 광 발생장치는 높은 강도의 흰색광, 보통 400~500nm 사이에서 요구되는 푸른색을 만들기 위한 푸른 필터, 그리고 광전도 막대로 구성된다. 몇몇 다른 체계는 광선을 발하는 반도체 정류기에 의해 만들어진 푸른색 광으로 구성된다.

광중합기는 전원과 연결되어 있거나 전선없이 충전용 밧데리를 이용한 이동식 기기가 있으며 대부분의 광중합기는 미리 설정된 시간 간격으로 자동 스위치가 꺼지게 하는 시간조절장치가 설치되어 있다. 중합시간은 제조회사의 공정과정에서 결정되는데 보통 20~30초 정도이나 최근에는 광조사량을 조절하여 조사시간을 3초 정도로 단축시킨 제품들도 개발되어 있다. 전색재의 중합깊이는 광선의 강도에 의해 영향을 받고 광선의 강도는 노출시간과 제품의 종류에 따라서도 차이가 있다.

Pencil 형: 광원이 컨트롤 박스에 내장되어 있고 광파이버 또는 젤 물질을 사용한 유연한 케이블로 빛을 조사구까지 전도하는 형식을 말한다. 광원과 핸드피스가 떨어져 있으므로 가볍게 취급하기 쉽다. 그러나 케이블을 무리하게 예각으로 구부리면 광파이버가 파절 또는 젤 물질이 누설되어 빛의 전도효율이 저하될 위험성이 있다.

Pistol 형: 광원과 핸드피스를 합친 것으로 초기의 것은 광전도 rod에 silica가 사용되었지만 빛이 고르지 못함으로 현재는 광파이버가 사용되고 있다. 잡기 쉽게 안정되어 있지만 손잡이에 광원이 내장되어 있음으로 무겁게 팬 회전음을 내는 것이 단점이다. 최근의 광전도 rod는 분해하여 소독할 수 있고 자유롭게 회전하여 조사하기 쉽게 되어 있다.
또한 그립 형태는 pistol 형이지만, 광원은 컨트롤 박스에 넣고 pencil형과 같이 케이블로 빛을 전도하는 형식도 있다.

현재 가장 널리 사용되고 있는 광원은 발광 다이오드, 즉 LED이다. LED 램프는 다른 광원보다 훨씬 적은 전력을 필요로 하며 열을 내지 않고 필터를 필요로 하지 않는다. 이 램프는 가볍고 전지를 사용할 수 있다. 전에는 자동차 전도등과 슬라이드 영사기에서 사용되고 있는 것과 유사한 할로겐 램프가 주로 쓰였다. 그 밖에 플라즈마 아크 중합 램프 그리고 레이저 램프가 있다. 이들은 고출력이며 보다 짧은 시간으로도 주어진 두께의 컴포지트 레진을 중합할 수 있는 보다 강력한 광원이다.

LED 램프: 반도체를 이용해 가시광선 스펙트럼 중 440~480nm 사이의 청색 부분에서만 광선을 방출하며 필터는 필요 없다. LED는 낮은 전력을 필요로 하며 전지를 이용할 수 있으며 열을 내지 않고 냉각 송풍기가 필요하지 않기 때문에 소음이 없다. 비록 이 램프가 가장 낮은 광도를 내지만 새로운 기술이 이러한 단점을 빠르게 극복해 가고 있다.

할로겐 램프: 자외선과 백색광을 내는 텅스텐 필라멘트를 넣은 석영구로 되어 있는데 열을 제거하고 보라?청색 범위, 약 400~500nm을 제외한 모든 파장을 제거하기 위해 필터를 사용해야 한다. 전구의 출력은 사용할수록 감소하므로 출력 강도를 측정하는 측정기가 필요하다. 할로겐 램프는 470nm 파장에서 빛 에너지를 최대화시키는 청색광 필터를 통과하여 fiber-optic bundle 또는 fluid hose를 따라 호스팁까지 광원을 전달한다. 작동 중에 할로겐 전구에서는 많은 열이 발생한다. 전구가 과열되면 충분히 냉각시킨 후에 다시 사용한다. 따라서 광원을 냉각시키는 냉각팬이 부착되어 있다.

플라즈마 아크 중합 램프: 이온화되어 플라즈마를 만들어내는 제논 가스를 이용한다. 높은 강도의 백색광은 열을 제거하고 청색광, 약 400~500nm을 방출하기 위해 필터로 여과한다.

아르곤 레이저 램프: 가장 높은 광도를 방출하며 단일 파장을 방출한다. 현재 사용되고 있는 램프는 ~490nm의 파장을 방출한다.

 

3. 임상 적용 Tip
제품의 종류와 제조된 램프의 종류에 따라 파장의 범위와 광도에 현저한 차이가 있을 수 있다. 램프의 광도를 증가시키면 중합 속도와 중합률이 증가된다. 그러나 높은 광도의 광원을 이용한 빠른 중합은 그에 따른 단점을 갖는다.

<중합깊이와 중합시간>
광도가 높아진 광중합기들이 속속 출시되면서 노출시간의 감소 또는 중합깊이의 증가가 가능해졌다. 이러한 발전은 수복치료에 소요되는 시간을 상당히 감소시킴으로써 환자 당 비용을 줄일 수 있게 됐다. 그러나 레진 내의 광선의 흡수와 산란 때문에 침투깊이가 깊어질수록 광도와 전환율이 기하급수적으로 감소한다. 따라서 수복물 하방까지 충분한 광도의 빛이 전달되기 위해서는 더 긴 시간동안 빛을 조사하여야 한다. 아주 긴 시간동안 광원에 노출시키지 않는다면 램프의 광도와 무관하게 중합깊이는 2~3mm로 제한된다.

<잔류 응력의 감소>
높은 광도의 램프는 진료실에서의 시간을 상당히 절약할 수 있게 해준다. 그러나 높은 광도, 짧은 노출시간은 중합속도를 빨리하여 응력이 완화되는 데에 필요한 충분한 시간을 제공하지 못하기 때문에 문제가 된다.
광중합에 의한 응력을 줄이기 위한 접근법은 초기 중합속도를 화학 중합과 같이 천천히 중합되게 함으로써 겔 포인트에 도달하기 이전에 응력을 완화할 수 있는 시간을 늘리는 것이다.
이는 처음에 낮은 광도로 중합을 시작하는 방법인 소프트-스타트 기법을 사용하면 가능하다. 이 방법에서는 낮은 광도로 중합을 시작하여 높은 광도로 끝낸다. 초기 단계에서는 중합속도를 느리게 하여 초기의 응력완화 수준을 높이며 일단 겔화되면 최대의 강도로 중합을 시키는 방법으로 대부분의 응력이 완화되고 난 후에 중합반응을 최대화시키는 방법이다. 수많은 연구에서 총 광중합 시간을 늘리거나 전환율이나 중합깊이가 줄어들지 않고서도 이 방법을 사용하면 치아?와동 벽에서 다양한 정도의 응력완화가 나타났음을 보여주었다. 그 결과 다양한 충전 술식이 개발되었으며 광중합기가 자동적으로 하나 또는 그 이상의 약한 광도로 시작하는 광조사 방식이 가능하도록 변형됐다.
이 술식을 변형한 것이 경사중합 또는 지연중합이다. 경사중합법에서는 광도를 서서히 증가시키거나 또는 광도를 단계적으로 증가시킨다. 경사중합법은 계단식의 변화, 선형의 변화 또는 지수적인 광도 증가방법 등이 있다. 지연중합법에서는 수복물을 초기에는 낮은 강도로 불완전하게 중합한다. 다음에 시술자는 적절한 교합을 이루도록 레진을 조각하고 형태를 부여한 이후에 최종 중합을 위한 2차 광조사를 한다. 이러한 지연은 상당한 응력을 완화시킨다. 응력완화를 위하여 지연된 시간이 길수록 잔류응력은 낮아진다. 지연중합과 지수적 경사중합은 중합 시 발생하는 응력을 상당히 감소시킨다.

<빛의 파장과 강도>
일반적으로 진료실의 전원 전압은 낮에 변동할 위험성이 있어 일부 광중합기에는 정전압 조절장치가 포함 돼 있다. 그러나 그렇지 않은 제품은 다소 제조사가 지정하는 시간보다 길게 조사한 쪽이 좋다.
광원으로써 사용되는 할로겐 램프는 비교적 장시간 사용하는 것이 가능하지만, 램프에 내장되어 있는 반사경이 열에 의해 질이 떨어지면 점차 광량이 저하된다. 수시로 이 반사경을 관찰하여 광구가 붙은 뿌리 부분의 어두움이 전체의 20% 이상이 되면 교환하는 것이 좋다. 조사광의 강도를 체크하기 위해 Lite-Checker를 같이 판매하고 있는 제조사도 있다.

<조사시간>
일반적으로 복합레진의 경화반응을 일으키기 위해 필요한 파장은 460~480nm이며 그 양이 많을수록 더 깊이 영향을 미친다. 노출시간에 있어서는 흔히 제조회사의 지시보다 더 길게 타이머를 조절하기도 하며 정지된 후에도 최종적으로 24시간동안 중합은 계속될 수 있다.
조사시간의 표준은 20초라고 되어 있지만, 안전율을 더하여 30초로 하는 것도 있다. 일반적으로 조사시간 20초로 얻을 수 있는 실용 경화심도는 약 2mm이다. 30~40초를 가하면 약 3mm에 이른다고 되어 있다. 따라서 깊이가 3mm를 넘는 와동에서는 반드시 2회로 나누어 적층, 조사하는 것이 좋다.
조사가 완료된 시점에서 레진의 표층은 일단 경화되고 있으므로 표면에 첨부된 매트릭스는 즉시 제거해도 좋다. 셰이드가 밝은 레진보다 어두운 레진 쪽이 경화심도가 낮아지므로 어두운 레진을 사용할 경우에는 밝은 레진보다 50% 정도 조사시간을 연장해야 한다. 조사 횟수가 증가하면 빛의 조사량이 저하되므로 계속해서 중합기를 사용하는 경우는 주의해야 한다.

<조사방향과 거리 및 범위>
광중합기의 조사구는 충전된 표면에서 가능한 한 가까운 거리에 두어야 한다. 와동의 면적이 조사구의 직경보다 클 경우는 일부가 겹쳐져도 2회로 나누어 그 전면을 조사해야 한다.  조사구는 충전물 표면에 가능한 한 직각으로 대도록 한다.

4. 좋은 광중합기란? -구매가이드-
광중합기에서 발생하는 빔이 퍼지지 않고 한 곳으로 평행하게 나가게 되면 더 효과적인 큐어링이 된다. 빛이 퍼지지 않고 한 방향으로 나가는 것을 collimation이라 한다. 기존의 광중합기는 빔이 아래로 갈수록 퍼지게 되어 실제 파워도 많이 떨어지게 된다. 이는 불완전한 큐어링을 유발하고 미세누출, 지각과민, 수복물 접착의 실패로 이어지므로 참고하자.

광중합기의 파워는 광중합 전 표면에 걸쳐 동일해야 한다. 하지만 몇몇 광중합기의 파워는 광중합 표면에 따라 75% 이상 차이가 있다. 이 같은 비동일한 출력은 ‘Hot Spots’과 ‘Cool Spots’을 유발해서 수복물이 균일하게 큐어링 되지 않게 된다.

컴포짓 수복 시 치료부위가 전치부인 경우 큐어링이 수월하지만 구치부인 경우에는 큐어링 시 많은 어려움을 겪는다. 몇몇의 광중합기의 경우 헤드 부분의 각도 때문에 라이트를 구치부에 정확히 위치시키기가 어렵기 때문이다.
일반적으로 광중합기의 라이트 가이드 앵글의 각도가 커지면 치아에 조사되는 조도의 양도 줄어든다. 라이트 가이드 앵글이 30℃라면 광도는 약 30%까지 감소되는 것이다. 이로 인해 미세누출과 지각과민, 수복물 접착의 실패로 이어질 수 있으니 꼭 따져봐야 한다.

치아모형에서 수복물과 광중합기의 이상적인 거리를 유지하는 것은 어렵지 않다. 그러나 실제 임상에서는 광중합기의 정확한 위치 조절이 어렵고 맞춘다고 해도 그 오차는 0~10mm 범위나 된다. 라이트 팁의 위치가 수복물에서 멀어지면 그만큼 광도가 크게 줄어들고 빛이 수복물의 중심부에서 벗어나게 되어도 광도에 차이가 생길 수 있다.

하나의 고정된 광도로 큐어링을 해서는 바람직한 결과를 얻지 못할 수도 있다. 소아환자 실란트 치료나 치아교정 브라켓을 부착할 경우에는 짧은 시간 안에 큐어링을 할 필요가 있다. 그러므로 다양한 광도를 지원하는지 살펴보자.

광중합기는 떨어져 깨지면 유리로 되어 있는 부분이 있어 치위생사들 사이에서는 ‘모시고 다닌다’라는 말이 나올 정도로 충격에 약하다. 광중합기를 사용하다 보면 누구나 한번쯤은 실수로 떨어뜨린 적이 있을 것이다. 사용하다보면 아무리 조심하더라도 한두 번쯤은 누구나 떨어트릴 수 있다. 한번 바닥에 떨어지면 그 충격 때문에 기기에 크고 작은 문제가 생기는 것이 일반적이다. 그러므로 튼튼한 제품을 구매하거나 A/S가 철전한 업체의 제품을 선택하는 것이 올바르다.
 
광중합기는 유선과 무선으로 나뉜다. 과거부터 현재까지 두루 사용되고 있는 유선 광중합기는 우선 무선 광중합기처럼 안에 내장된 배터리가 없으므로 부피도 작고 무게도 가볍다. 또한 일정시간 사용하면 배터리를 교체해줘야 하는 문제도 없다. 안정적인 전원 공급으로 오작동 우려도 없다.
무선 광중합기는 유선광중합기의 선을 이용하여 전기를 연결해 이리저리 옮겨 다닌다는 단점을 극복했다. 그래서 더욱 실용적인 측면에서 많은 치과가 구입하고 있다. 레진 시에 걸리는 선이 없어 시술자의 간편함을 최우선시 했고, 진료실도 깔끔한 인상을 줄 수 있는 것이 장점이다.
유선과 무선 중 어느 제품이 낫다고 하기에는 각 제품의 장점이 너무 매력적이다. 그러므로 판단은 유저의 몫이다.

5. 관리요령 및 사용방법
Guide tip은 구강 내 타액이나 레진 bonding agent 등 수복재료에 의해 오염되기 쉽다. 따라서 tip의 끝에 고무 커버를 씌움으로써 오염을 방지할 수 있고 술자의 눈을 빛으로부터 보호할 수 있으며 발생하는 열로부터 환자의 구강조직을 보호할 수 있다. 이외에도 투명하고 얇은 1회용비닐 커버를 씌움으로써 감염도 예방할 수 있다.
Guide tip이 빛을 잘 전달하는지를 평가하기 위해서는 글씨가 써진 종이 위에 guide tip을 올려놓고 tip의 끝 부분에서 하방의 글씨가 잘 전달되어 보이는지를 확인하면 된다.
만약 글씨가 잘 보이지 않을 경우는 tip의 끝을 아세톤 등으로 닦아주고 글씨가 일그러져 보이면 optic fiber의 내부에서 파손이 있는 것이므로 교체해 주는 것이 좋다.
Tip은 견고한 튜브 안에 글래스 파이버를 함유하고 있으며 적당한 소독제로 닦아줌으로써 소독이 가능하다. 어떤 소독액은 파이버 끝을 손상시켜 광원의 강도를 감소시키므로 소독액에 tip을 담그는 소독법은 추천되지 않는다.
LED 램프의 수명은 반영구적이나 정기적으로 점검을 해줄 필요가 있다. 또한 글래스 파이버가 손상되어 조사기의 성능이 저하되고 있는가 어떤가를 체크하는 기기가 있으므로 이것을 이용하면 편리하다.

<사용방법>
광중합기 사용방법으로 먼저 전색재가 도포된 치면의 2~3nm 위에 광조사기의 tip을 치면과 수직방향으로 위치시킨 다음 스위치를 켠다. 처음 10초간 tip의 끝을 고정하게 되면 부분적으로 중합이 된 전색재의 경화된 표면이 남게 된다.
광조사기가 가동되는 동안에는 tip이 움직이지 않도록 고정해야 한다. 또한 한 개의 치아에서 두 개의 치면에 전색할 경우에는 치면마다 각각 따로따로 주어진 시간만큼 광조사를 실시한다.
광조사시간은 제조회사의 지시대로 따르며, 광조사 시 팬 작동에 의한 소음에 환자가 놀라지 않도록 미리 이해를 구하고 팬이 꺼진 다음, 전원 스위치를 끈다.

6. 사용 시 주의 사항
자외선과는 달리 가시광선의 경우는 피부와 눈에 손상을 주는 경우가 적다. 그러나 가시광선이라고 해도 파장역은 자외선에 비교적 가까운 blue 파장이 중심이며 피부는 예외로 하고도 눈에 대해서 전혀 손상이 없는 것은 아니다.
중합기에서 방출되는 빛을 사람이 장시간동안 직접 쳐다보면 망막 손상이 일어날 수 있으며 레이저의 경우에는 잠깐 동안 쳐다보아도 망막이 손상될 수 있다. 이와 같은 손상을 피하기 위하여 광원의 광조사부를 직접 보면 안 되며 반사된 빛을 장시간 보는 것도 최소화하여야 한다. 빛을 거를 수 있는 보호안경과 다양한 형태의 보호용품이 시술자와 환자 모두를 보호하기 위해 사용되고 있다. 사용 시간과도 관계가 있지만, 가능한 한 전용의 보호안경을 쓰거나 빛을 차단하기 위한 보호판을 사용한다.

광중합기 기획특집을 마치며…
이번 취재를 통해 확인된 광중합기 시장은 기존의 수입 광중합기 시장 중심에서 현재는 국산 광중합기의 선전과 일부 저가 제품의 본격적인 출시로 그야말로 춘추전국시대를 이루고 있다. 소비자 입장에서는 선택의 폭이 넓어졌다고 볼 수 있지만 한편으로는 도대체 어떤 제품을 구매해야 할지 분별력이 떨어질 수밖에 없다.
최근 들어 국산 제조품은 품질 면에서 믿을만하고 가격경쟁력이 뛰어나다는 평가를 받고 있다. 반면 일부 저가의 중국산 광중합기는 1회용 형식으로 사용되는 경향도 확인할 수 있었다. 그러나 광중합기는 치과 진료에서 매일매일 꼭 필요한 필수품인 만큼 지나친 저가에만 의존하기 보다는 구매자의 현명한 판단과 선택이 필요한 시점이다. 술자와 환자 모두를 위한 선택을 통해 효율적인 진료 환경을 구축해나갈 수 있을 것이다.

아울러, 점차 확대되고 있는 의료기기 분야의 LED 적용과 관련하여, 치과용 광중합기에서의 LED에 관한 자료를 본 기획특집 임상편-광중합기 선택을 위해 알아야 할 진실들-편에서 상세히 살펴본다.

끝으로 본 기사에 도움을 주신 원광대학교 치과대학 산본치과병원 소아치과 안소연 과장께 깊은 감사를 표하며 자료 제출에 최선을 다해준 각 업체 관계자들에게도 깊은 감사의 말씀을 전한다.
 

참고 자료 :
 ? Kenneth J. Anusavice, 치과재료학, 참윤퍼블리싱, 2006.