NiTi파일 3종류를 NaOCl액에 담가둔 경우 나타나는 cyclic 피로 저항도 변화에 대한 연구
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NiTi파일 3종류를 NaOCl액에 담가둔 경우 나타나는 cyclic 피로 저항도 변화에 대한 연구
  • 덴포라인
  • 승인 2012.01.11 15:08
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요약(Abstract)                                                                                                                                                  본 연구의 목적은 Niti파일을 임상에서 사용하는 것과 유사한 조건의 NaOCl에 담근 후 나타나는 NiTi파일의
cyclic 피로저항도 변화를 측정하기 위한 것이다.

방법(Methods)                                                                                                                                                  3종류 브랜드로 25.06 사이즈의 파일 150개를 사용하였다: Twisted Files(SybronEndo, Orange, CA), Revo S
SU files (Micro Mega, Besancon,France), Mtwo files (Sweden and Martina, Padova, Italy). 동일 브랜드의 파일 50개씩을 임의로 선정하여 5개그룹으로 나누었고(n = 10) 16분간 37℃에서 5% NaOCl에 담가두었다. 담가두
지 않음(대조군), 5분간 정적으로 담가둠, 1분간 정적인 상태(statically)로 담가둠, 5분간 동적(dynamically)으로 담가둠(300 rpm/분), 1분간 동적으로 담가두는 조건이었다. Cyclic 피로도에 대한 저항은 5mm 반경으로 60커브 내에 failure가 발생한 cycles의 수를 세는 것으로 결정했다. 변이값은 두 가지 방법으로 데이터를 분석했다.

결과(Results)                                                                                                                                                              동일한 NiTi파일의 경우 cyclic 피로 저항성은 NaOCl에 담근 것에 크게 영향받지 않았다(P > .05). TF의 경우, Revo S SU (P < .001)보다 모든 그룹에서 더 높은 저항도를 나타냈다. TF와 Mtwo 파일 간의 동일 그룹이나 Mtwo와 Revo S files 간의 비교에서는 TF파일 2그룹과 Mtwo와 Revo S SU 파일(P < .05)의 두 가지 경우를 제외하고는 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다(P >.05).

결론(Conclusion)                                                                                                                                                          1분 또는 5분간 NaOCl 내에 정적 또는 동적으로 담가둔 것은 NiTi파일의 cyclic 피로 저항도를 크게 감소시키지는 않았다. 그러나 기구의 종류는 cyclic 피로저항도에 영향을 끼쳤다. 본 연구에서 TF는 Mtwo와 Revo S SU파일보다 피로저항성이 더욱 높았다. (J Endod 2011;37:1139-1142)

키워드(Key Words)
부식(Corrosion), cyclic 피로(cyclic fatigue), 니켈티타늄(nickel-titanium), 회전기구(rotary instruments), NaOCl(sodium hypochlorite)

근관치료의 목적은 chemomechanical한 기구조작을 통해 근관시시템을 소독하고 재감염을 방지하기 위해 근관을 충전하고자 할 때 높은 기준을 도달하고자 함이다. 근관준비는 연속적이고 진행적인 테이퍼 형태를 갖춰 근관의 치근단으로 세척액이 도달하여 살균과정을 수행 할 수 있도록 하여 유기물질을 용해시키고자 한다. 지난 20여 년간 NiTi 파일은 이런 과정을 할 수 있도록 했다.

 

스테인레스 스틸 K-file과 비교해볼 때 NiTi파일의 사용은 원래의 근관형태 를 따라 근관형성을 할 수 있도록 해주어 시술상의 에러를 줄여주는실험적 및 임상적인 증거가 명백하다. 반면, in vitro 연구에서는 NiTi 회전파일의 파절이 스테인레스 스틸 파일보다 더 빈번하다는 점도 제시되었다.

 

회전방식의 기구에서 발생하는 기구 파절은 두 가지로 나타난다: 비틀기와 굴절회전피로. 비틀기 파절은 파
일의 팁이나 일부가 근관에 꽂히거나 고정된 상태에서 손잡이 부분은 계속 회전하면서 발생한다. 파절은 금속 피로로 인한 굴절피로로 인해 발생한다. 기구는 근관 내에서 고정되지 않고 자유로이 만곡되어 회전하며, 최대굴절되는 부위에서 압력사이클이 발생하며 파절에 이른다. 이런 만곡된 근관 내에서 회전되면서 긴장된 압축 사이클이 반복되면서 장기간 기구에 cyclic 피로를 증가시키고, 이는 기구 파절의 중요한 요인이된다.

NiTi파일의 회전 파절 저항에 대해 영향을 주는 요인들을 규명하려는 노력이 진행 중이다(예를 들면, 파일순
서, 토크 제한 모터, 파일단면 디자인, 전기폴리싱이나 자기전자폴리싱 등과 같은 파일표면처리법 등). 이들 요인들 외에 추가적으로 파일의 피로저항을 제한하고 뒤틀림 파절 등을 야기할 수 있는 요인은 NaOCl액의 존재로 인해 발생할 수 있는 부식이다.

NaOCl은 치근관 치료 중 가장 널리 사용하는 세척제이다. 냄새는 매우 역하며, 기구의 변색과 부식을 야기
한다. NiTi기구는 멸균과정이나 치수강 내에 액이 존재할 때 기구를 조작하면서 NaOCl과 접촉하게 된다. 그
결과 NiTi 파일 표면에 NaOCl이 광범위한 부식상태를 유기하여 파일표면이 깨끗하지 않게 된다. 표면에서 니켈이 선택적으로 제거된 부식상태는 미세한 패임을 발생시킨다. 이러한 미세결함부에 스트레스가 가해지면균열이 발생하고 기구의 구조를 약화 시키는 것으로 추정된다.

근관용 NiTi기구에 대한 NaOCl의 부식작용은 과거에도 연구되어왔다. Haikel et al은 24~48시간동안 2.5% 액에 완전히 담근 상태를 연구하였으나 명확한 부식을 발견하지 못했다. Busslinger et al은 5% NaOCl에 30분 또는 60분간 담갔고, Lightspeed 파일은 부식패턴을 나타냈으나 저자는 임상적인 시사점은 인식하지 못했다(Discus Dental, Culver City, CA). 그러나 이들 연구는 정적인 상태에서만 그리고 임상조건에서 발생하는 여러 다른 시간대의 NaOCl액 접촉에 대한 자료를 제공할 뿐이다. 사실, 근관기구의 작업면은 근관치료 동안 수분간만 NaOCl액에 역동적으로 접촉하게 된다. 만약 이런 것이 존재한다면, 부식은 NiTi파일의 물성에 부정적인 영향을 끼친다. 따라서, 본 연구의 목적은 3가지 NiTi파일을 임상상황과 유사한 조건에서 NaOCl액에 담근 경우, cyclic 피로에 대한 저항성을 측정하고자 하는 데 있다.

■ 재료와 방법(Materials and Methods)

Twisted Files (SybronEndo, Orange, CA), Revo S SU files (Micro Mega, Besancon, France), Mtwo files (Sweden &Martina, Padova, Italy) 등 3가지 브랜드의 25.06사이즈로 총 150개의 새 파일을 선택하였다.

같은 브랜드의 동일 롯트 생산분에서 임의로 50개씩을 선택하였다. 이들을 10개씩 5개 그룹으로 나누었다.
1그룹(대조군)은 용액에 담그지 않은 새로운 기구그룹이었다. 2,3,4,5그룹은 각각 5% NaOCl (Niclor, OGNA
Laboratory, Milan, Italy)에 37℃에서 16mm동안 담구었다. 이 목적을 위해, 파일을 작은 분리된 유리통에 넣
었다.

그룹 2와 3의 파일들은 NaOCl 액에 5분과 1분간 정적으로 담갔다. 4그룹과 5그룹은 각각 5분과 1분씩 담가
두되, 300rpm의 동적인 상태로 기구를 담가두었다. 이런 동적인 담금을 위해 근관 기구의 16mm에 NaOCl액
의 양이 접촉할 수 있도록 작은 유리용기 내에서 계속적으로 일정한 속도(300rpm)로 자유롭게 회전되도록 엔도모터에 연결하였다. 용액에서 즉시 꺼낸 후, 모든 파일을 증류수로 헹구어 NaOCl을 중화시키고 ID번호를부여한 후 유리병에 보관한다. 3가지 브랜드의 모든 5개 그룹들은 기계장비를 이용하여 cyclic 피로시험을 받도록 하였으며 이는 과거 시험에서도 이미 이런 목적으로 개발되어 사용된 것이다.

시험장비는 엔도모터에 연결하여 기구가 스테인레스 스틸로 제작된 인조근관 내에서 계속적으로 일정압력
하에서 회전할 수 있도록 한 것이다. 인조근관은 기구의 사이즈나 테이퍼형을 그대로 본따 만들었다. 이는 60도의 만곡각도와 5mm의 만곡직경을 갖는 근관을 적절하게 모방한 것으로 이 근관을 기구로 처리하도록 것이다. 만곡의 중심부는 기구의 끝에서 6mm이며, 근관의 만곡부는 길이가 약 6mm이다. 기구는 6:1감속앵글(Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim, Germany)을 이용하여 토크조절의 전기모터를(VDW Silver, VDW GmbH-Dentsply International Inc, Munich, Germany)300rpm으로 작동시켜 계속적인 속도로 회전한다. 토크는 2 N/cm으로 설정하였다. 파일이 인조근관벽에 접촉되며 발생하는 마찰을 줄이기 위해, 특수 고 흐름 합성유를 기계 작동부에 윤활유로 사용한다(Super Oil; Singer Co Ltd, Elizabethport, NJ) . 각 기계는 시험시작부터 파절 순간까지 0.1초의 정확도의 초정밀시계로 계측하며, 파절 사이클의 수 (NCF)는 초를 5(300rpm을 사용한 초당 사이클수)로  곱하여 가장 근사치의 최대 숫자로 계산한다.

정상성 테스트를 위한 Kolmogorov-Smirnov은 같은 브랜드의 모든 그룹에서 피로도 분산이 비정상적으로 나타났다. 따라서, 비 모수적인 통계분석이 선택되었다. NaOCl액에 담갔을 때의 피로저항에 대한 효과를 평가하기 위해 0.05(MedCalc Software, Mariakerke,Belgium)에서 테스트한 두 가지 방향의 분석법이 사용되었다. 파절되기까지의 회전 수는 여러 변수에 달렸으나, 파일 브랜드나 담근 조건은 각기 다른 독자적인 방법들이었다.

■ 결과(Results)

전체적인 통계치는 도표1과 그림 2에 요약되어 있다. 모든 TF파일 그룹의 평균 NCF는 Mtwo나 Revo S 보다 높았다. 동일 브랜드의 5그룹 간에는 담근 조건이 독립변수로서(two-way analysis of variance, P = .71 ; interaction= 0.84) 통계적으로 유의미한 차이점이 없다는 분석적 추측이 드러났다.
그러나 브랜드를 독립변수(two-way analysis of variance, P <.0001)로 감안할 때는 같은 그룹 간에도 통계적으로 의미 있는 차이가 나타났다. 이후 분석은 TF파일을 Revo S의 각 그룹과 비교했 을 때(P < .05 for each comparison) 모든 그룹에서 TF파일그룹들이 cyclic피로저항도가 높게 나타났음을 나타냈다.
TF파일과 Mtwo 또는 Mtwo와 Revo S간의 비교에서는 두 경우를 제외하고는 통계적으로 중요한 차이점을 나타내지 않았다(P > .05).

 

즉, TF파일의 그룹2(NaOCl에 5분간 담금)
는 Mtwo의 동일그룹보다 cyclic 피로저항성이 높았고, 그룹 5(NaOCl에 1분간 담금)의 Mtwo는 동일그룹 Revo S보다 더 큰 저항을 나타냈다 S (P < .05).

 

 ■ 논의(Discussion)

본 연구의 목적은 치과임상과 유사한 조건의 NaOCl용액에 3종류의 NiTi파일을 담가 cyclic fatigue에 대한 저항성을 측정하기 위한 것이다.
다른 시간과 정적 및 동적 담금 조건을 사용하였다. NiTi알로이에 대한 NaOCl의 영향에 대하여 많은 연구가 진행되었다.

Berutti et al 은 ProTaper(Dentsply Maillefer, Ballaigues,Switzerland) 회전기구를 5% NaOCl액에 50℃에서 5분간, 특히 용액 내에 완전히 침전시킨 경우, ProTaper의 작업부와 shaft 간의 이종 성분으로 인해 갈바닉 부식현상이 발생하여 cyclic fatigue 파절 저항성에 부식이 영향을 끼치는 것을 발견하였다.
Peters et al은 25.04 ProFile (Dentsply Maillefer) 와 RaCe (FKG Dentaire, La Chaux-de-Fonds, Switzerland)기구를5.25%의 NaOCl에 1시간 또는 2시간 담갔을 경우, NiTi파일이 가열된 NaOCl과 접촉 후 cyclic 피로저항성이 감소하는 것을 발견했다. 따라서 기구는 일회용으로 사용하도록고려되었다.

그러나 Darabara et al는 5.25%의 NaOCl과 37℃로 열처리한 EDTA에 1시간 동안 담근 후에는 어떠한 부식 신호도 나타나지 않았다. 이런 상충되는 결과에 대한 가능한 설명은 아마도 시험에 사용된 시험과 담그는 프로토콜이 달랐기 때문으로 생각된다. 담그는 시간의 변이(5분에서 48시간까지)는 용액 내에 전체를 담그거나 정적인 담그는 것이다.

이러한 조건에서, 소독제로서 NaOCl을 포함한 기구의 세척과정 중 사용된 것을 모방한 것이다.
NaOCl이 사용되는 기구세척과정을 모방한 이들 조건은 shaft부위가 엔도 핸드피스의 헤드에 고정된 상태에서 근관치료 중 파일이 회전하는 실제 임상과는 차이가 있다.

임상조건과 유사하게 조성하기 위하여, 본 연구에서는 3가지 다른 브랜드의 NiTi파일 25.06의 작업부만
(16mm) 1분 또는 5분간 5% NaOCl액에 정적 또는 동적(300rpm)으로 담그는 프로토콜을 사용했다. 시험조건상의 그룹 1(대조군)의 평균 기구사용이 1분 16초(382 NCF, Revo S SU)와 2분 51초(755 NCF, Twisted File)임을 고려해볼 때, 실제 임상에서는 1분과 5분을 기구와 용액이 접촉하는 시간으로 선택하였다. NaOCl용액은 37℃에서 사용하여 실제 인체온도와 유사하게 했다. 기구 팁에서 16mm만 액에 담가 2개 이상의 다른 금속이 사용된 경우 부식성 전해액(NaOCl액과 같은)에서 유도되는 갈바식 부식현상을 피하고자 했다.

그러나 임상가들은 열처리한 NaOCl(50℃ 또는 60℃)을 사용하든지 또는 NiTi 파일의 살균제 사용을 고려해야 한다. 아울러, 다른 연구자료(22,30)에서 지적한 근관치료 시 부식과정에서 나타나는 (아말감 수복이나 골드크라운, 기타 여러 이종 금속이 사용된 경우, 치수강내의 NaOCl이 존재할 때) 갈바닉 부식의 시작이 파일의 cyclic 피로저항도를 감소시킬 수 있다는 점을 고려해야 한다.

이런 실험조건에서는 정적이나 동적인 상태의 NaOCl에 1분간 또는 5분간 담가두는 것은 NiTi파일의 cyclic 피로저항도를 크게 감소시키지 않는다. 이런 결과는 분석법의 종류에 따라 다른 것으로 생각된다.
Cyclic 피로장치는 시뮬레이션 커브의 중심(팁에서약 6mm)에 최대 스트레스를 만들어준다. 따라서, 이 부분에서 부식대가 존재한다면, 기구는 일찍 부러지게 된다. 그러나 시험장비가 만든 최대 스트레스가 기구의 다른 부위를 공격한다면, 해당 기구의 cyclic 피로저항성은 감소하지 않는다.

본 in vitro 연구의 조건하에서는 각기 다른 NiTi파일간에 통계적으로 의미 있는 차이가 나타났다: 즉, TF 파일이 Mtwo와 Revo S Su보다 cyclic fatigue에 대한 저항성이 더 높았다.

이런 차이는 아마도 이들 기구에 사용된 알로이의 종류가 다른 것과 제작공정상의 차이로 여겨지고 있다. 실제 TF파일은 열처리와 꼬임으로 제작되며, Mtwo와 Revo S Su는 기존의 그라인딩법으로 제작된다. 그러나 이번 연구에서 사용된 3가지 NiTi파일의 각기 다른 단면이나 절삭 flute디자인은 동일 사이즈 파일의 파절저항성에는 영향을 끼치지 않은 것으로 나타났다.

결론적으로, 이런 실험조건에서는 NaOCl에 1분 또는 5분간 정적이나 동적으로 담그는 것은 NiTi파일의
cyclic fatigue 저항도를 현저하게 낮추지는 않았다. 그러나 기구의 종류는 cyclic fatigue저항성에 영향을 끼
쳤다. 이번 연구에서 TF파일은 Mtwo와 Revo S Su보다 저항성이 더 높았다.

■ Acknowledgments                                                                                                                                                저자 일동은 본 연구와 관련한 어떤 이해당사자 간의 논쟁에 따르지 않았음을 밝힌다.

■ 참고문헌 | 지면관계상 생략하며, 요청시 제공해드립니다


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