1. MTA sealer는 무엇인가?
근관 치료의 목적은 치아 내부에 존재하는 세균, 감염성 상아질, 괴사 치수조직의 제거를 통해 치근단 조직의 회복을 유도하는 술식이다. 그러나 안타깝게도 근관 치료의 실패는 근관 내 잔존 세균 및 자극원이 근단부로 방출되면서 발생한다. 따라서 근관치료의 성공은 근관 내부와 외부의 연결 경로(access opening, furcation canal, lateral canal, accessory canal, apex)를 밀폐하는 것에 달려 있다. 이를 위한 이상적인 충전 물질은 재료의 독성이 없고, 암을 유발하지 않으며, 생체 친화적이면서 조직액에 의해 용해되지 않아야 한다. 또한 수분이 있는 상태에서 밀폐 효과가 좋아야 한다.
그런데 근관 충전 시 근관 내부를 거타퍼차(Gutta-percha)로만 채워서 근관을 밀폐하는 것은 불가능하다. 결국 상아질과 거타퍼차 사이의 미세한 틈을 채우고 잔존 세균을 근관 내에 묻어버릴 목적으로 실러(Sealer)가 필요하다.그런데 현재 우리가 사용하고 있는 거타퍼차와 실러만을 이용해서는 근관계 내부를 완전하게 밀폐시킬 수 없으며, 장기간 실험에서 모두 미세누출을 보이는 것으로 보고됐다. 이에 좀 더 밀폐력이 우수한 물성을 가진 실러가 꾸준히 개발돼왔다.
Gandolfi 등은 MTA가 습한 조건에서 경화될 수 있고, 경조직 형성을 유도할 수 있다는 성질에 착안하여 Calcium Silicate Cement를 근관치료의 실러로서 처음으로 개발했다. 현재 활발히 연구되고 있는 MTA-based Sealer, Calcium Silicate-based Sealer, Calcium Phosphate-based Sealer를 통틀어서 Bioceramic-based Sealer라고 한다.
Bioceramic-based Sealer는 크게 세 가지로 구분된다.
1> MTA 기반 실러 : Endoseal MTA, MTA Obtura, ProRoot Endo Sealer, MTA fillapex
2> Calcium-Silicate based sealer : Endoseal TCS, Endosequence BC, iroot SP, iroot BP, Bioaggregate
3> Calcium-Phosphate based sealer : Capseal I, Capseal II
이러한 MTA 기반 실러들의 기본 구성 성분인 MTA는 1990년대 미국 Loma Linda치과대학의 Dr. Torabinejad에 의해 개발됐고, ‘ProRoot MTA’라는 상품명으로 출시됐다.
MTA 구성 성분
MTA는 50~75%(무게비)의 Calcium oxide, 15~25%(무게비)의 Silicone dioxide로 구성돼 있다. 이 두 성분이 혼합되면 MTA의 주성분인 규산삼석회(Tricalcium Silicate, 3CaO•SiO2), 규산이석회(Dicalcium Silicate, 2CaO•SiO2), 알루민산삼석회(Tricalcium Aluminate, 3CaO•Al2O3), 철알루민산 사석회(Tetracaicium Aluminoferrite, 4CaO•Al2O3•Fe2O3)가 형성된다.
사실상 완전 다른 재료이기는 하지만, MTA와 유사한 것으로 알고 있는 포틀랜트 시멘트의 주 성분도 석회(CaO- lime)와 규소(SiO2- silica)의 혼합물이다. 석회(CaO)는 건물 외벽에 바르는 재료이며, 규소는 우리가 많이 사용하는 치과용 컴포지트 레진의 강도를 높이기 위해서 사용하는 필러(filler)의 재료다.
석회(CaO)와 규소(SiO2)의 결합, 즉 칼슘(Ca)과 실리콘(Si)의 화합물과 미량 원소를 섞어 고열(1450°C 정도)에서 가열하면 서로 반응을 해서 새로운 화합물 ‘규산칼슘(Calcium Silicate)’을 형성한다. 이것이 바로 포틀랜트 시멘트의 가장 중요한 성분이다.
2. 기존 실러와의 차이점
현재 사용되고 있는 기존의 실러들은 화학 구성요소에 따라,
1. 산화아연유지놀계 실러(Zinc oxide-eugenol based cements)
2. 레진계 실러(Resin based cements)
3. 글래스아이오노머계 실러(Glass Ionomer based cements)
4. 수산화칼슘 함유 실러(Calcium hydroxide containing cements)로 분류할 수 있다.
1. 산화아연유지놀계 실러(Zinc oxide-eugenol based cements) : Tubli-Seal(SybronEndo)
용해성, 치질 변색, 느린 경화시간, 경화시 수축, 접착성 결여 등 문제점을 가지고 있다. 또한 어떤 접착 시스템이나 레진 시멘트를 사용하건 간에 fiber post와 근관 사이의 결합강도를 감소시킨다.
2. 수산화칼슘 함유 실러(Calcium hydroxide containing cements) : Sealapex(SybronEndo)
산화아연유지놀이나 레진에 수산화칼슘을 첨가한 것으로 항균작용과 함께 단기간의 적절한 폐쇄성을 가진다. 그러나 큰 용해성으로 인한 장기간의 안정성과 조직 독성에 대해서는 의문이 제기돼왔다.
3. 글래스아이오노머계 실러(Glass Ionomer based cements) : Ketac-Endo(3M)
상아질과 접착하는 이 재료는 치경부 및 치관부 폐쇄능이 우수하고 생체적합성을 가지는 것으로 보인다. 그러나 경도가 강하고 용해성이 낮아 재치료 및 포스트 공간 형성에 어려움이 있다.
4. 레진계 실러(Resin based cements)
Eugenol을 함유하지 않고 치질에 결합하는 성질을 가지고 있다. Epoxy-resin 계열 sealer : AH26, AH Plus, ADSEAL, Anyseal, Epiphany, EndoRez, Endofill, Diaket 국내시판 epoxy-resin 계열 sealer : ADSEAL, Anyseal, AH-26, AH Plus
a. Epoxy resin sealer
항균성, 접착성, 긴 작업시간, 혼합의 용이성, 그리고 매우 우수한 폐쇄성을 가진다. 단점으로는 치질 착색성, 용매에서의 낮은 용해성, 경화 전의 독성, 구강 액체에 대한 용해성 등이다.
b. Methacrylate resin based sealer
1세대 : Hydron / 2세대 : EndoRez / 3세대 : Realseal, Epiphany / 4세대 : Realseal SE, Metaseal SE, Smartseal
그러나 위에서 언급한 것처럼 기존 실러들의 밀폐성과 안전성에 대하여 문제점이 존재하며 이러한 단점들을 보완하고자 MTA 기반 실러들이 개발됐고, 다음과 같은 물성을 보인다.
● 경화 팽창(Setting expansion) MTA는 경화 팽창하는 성질이 있는데 이로 인해 우수한 밀폐력과 변연 적합성을 보인다.
● 용해도(Solubility) MTA의 용해도에 관해서는 대부분 낮거나 없다고 보고되고 있으나, 레진계 실러보다 용해도가 높다는 보고도 있어서 조금 더 연구가 필요한 부분이다.
● 방사선불투과성(Radiopacity) MTA의 방사선불투과성은 aluminum 7.2mm 정도를 보인다. 기존의 근관충전 재료인 Gutta percha : 6.6, AH plus : 9.4, Sealapex 6.1mm과 유사하거나 약간 높다.
● 누출(Leakage) 기존의 근관충전 재료와 비교하였을 때 우수한 밀폐능력을 가진다.
● 생체적합성(Biocompatibility) MTA는 기존에 사용되어 왔던 아말감, IRM, Super EBA 등의 재료에 비해 생체 친화성이 우수하다.
그 외에도 높은 pH로 antibacterial effect를 보인다. 우리가 MTA 기반 실러를 사용하면서 기대하는 부분은 MTA의경화반응을 이해해야 하는데 MTA 분말이 물과 반응하면 규산칼슘이 분해 되면서 수산화칼슘(Calcium Hydroxide)과 칼슘실리케이트 수화물(Calcium Silicate Hydrate, C-S-H)이 처음 생성되고, 다공성의 콜로이드성 겔상이 된다.
이 C-S-H는 점점 섬유모양으로 자라나서 주위의 구조물과 서로 엉겨 붙으면서 MTA 내부의 알갱이들 사이에 있는 빈틈을 꽉 메워주게 되며, 결국 치아와 MTA 사이에 존재하는 gap도 C-S-H로 메워진다. 여기에서 멈추지 않고 마치 종유석 동굴에서 석순 기둥이 커지듯이 점점 더 길게 형성되어 상아세관 내부로 들어간다. 이후 작은 가시모양의 결정들이 형성되면서 점차 상아세관 내부를 채워 결국 상아세관 전체가 완전히 막히고, 그 내부에 존재하는 세균이 묻히게 된다. 이러한 C-S-H의 역할이 MTA의 가장 중요한 성질이다. 이로 인해 근관 내 밀폐가 이루어지고 근관 내 세균이 치아 밖으로 빠져나가지 못하게 된다.
또 다른 하나는 MTA 표면에 수산화칼슘이 생성되면서 높은 염기성(약 pH 12.5)을 유지하게 된다. 수산화칼슘은 근관 내의 세균에 대한 살균 목적으로도 쓰이고, MTA의 항균능력이나 치수조직과 접촉하여 치수 내 미분화세포들을 자극해 조상아세포와 유사한 세포로 분화시켜 수복상아질의 형성을 유도하는 것으로 알려져 있다.
3. MTA sealer를 이용한 근관충전 : One cone Vs Vertical condensation
최근 MTA 기반 실러들이 출시되면서 master cone과 MTA 기반 실러를 이용한 single cone technique이 화두가 되고 있다. 필자도 임상에서 대부분의 경우 거타퍼차와 실러를 이용하여 Continuous Wave of Condensation technique으로 근관충전을 시행하고 있지만 위에 언급된 문헌들의 내용과 C-S-H에 의한 밀폐 효과를 기대하면서 MTA 기반 실러를 사용하기도 한다.
1. 통상적으로 진행되는 근관치료에는 Resin 계열 실러를 사용하고 있다.
2. 감염근관 치아에서는 MTA 실러를 사용하기도 한다.
3. 정상적으로 거타퍼차와 실러를 이용해 근관충전을 하기 어려운 근관들에서는 MTA를 증류수와 mix해서 직접 근관 충전을 시행하고 있다. (충분한 작업시간을 위해 setting time이 긴 Angelus MTA, ProRoot MTA, Ortho MTA 등을 사용).
과연 이 방법이 과거 충전 방법만큼 효과적일 것인지에 대해 여러 문헌을 살펴보면,
1> GP Single Cone과 Vertical Condensation 방법으로 Calcium Silicate-based Sealer의 상아세관 침투 양상을 관찰한 문헌1)에서 실러가 상아세관 내로 침투하는 정도는 둘 다 유사한 정도를 보였다.
2> 수직가압법 시 열에 의해 영향을 받는지에 대한 문헌2)에서는 Calcium Silicate Sealer의 수분 감소는 있지만 화학 구조에 변화는 없는 것으로 알려져 있다.
3> Calcium Silicate Sealer를 이용한 single cone tech.과 Continuous Wave of Condensation간의 결합 강도를 비교한 문헌3)에서는 Continuous Wave of Condensation에서 결합 강도가 낮은 것으로 보고됐다.
4> 증상이 없는 치근단 치주염 환자에서 Resin based Sealer와 Bioceramic Sealer 사용 시 술 후 통증에 관한 문헌4)에서는 24, 48시간 후 술후 통증의 빈도와 강도는 유사한 것으로 보고됐다.
5> MTA 기반 실러가 유발하는 치아 변색에 대한 문헌5)에서는 Resin based Sealer(AH plus)와 유사한 정도를 보였다.
6> Continuous Wave of Condensation과 Single-cone Obturation을 시행했을 때 void 발생에 대한 문헌6)에 따르면, 두 충전법 간의 void 양은 유사하였다.
7> Calcium Silicate-based Sealer와 기존 재료를 비교한 Systemic Review 문헌7)을 살펴보면, 아직 연구는 부족하지만 현재까지 결과는 기존 실러와 비교하여 생체 친화성, 항균성, 골유도성 등이 비슷하거나 더 나은 편이다.
4. MTA sealer 사용 시 주의사항
임상에서 사용을 하고 있지만 MTA sealer에 대한 장기간 연구자료가 아직은 부족하다. 임상에서 MTA sealer를 사용하면서 고려해야 할 사항들을 살펴보면,
1. 잘 굳을 것인가?
MTA는 수분과 접촉하면서 경화반응이 일어나는데 근관 내 잔존 수분에 의해 경화가 이루어진다고 알려져 있다.그러나 In vitro 실험과 In vivo 상황이 동일하지 않을 수도 있다는 점을 고려해야 한다. 이는 동일회사의 제품이라도 제조 환경에 따라 균일하지 못한 경우들이 있는 것 같다.
2. 제거가 쉬울 것인가?
이상적인 근관 충전재의 요구조건 중에 하나가 근관으로 부터 제거가 용이해야 한다8)는 것이다. 거타퍼차 없이 MTA나 MTA sealer만으로 충전이 되면 추후 재근관치료가 필요한 경우 제거의 어려움이 있을 수 있다. 그래서 가급적 거타퍼차를 같이 사용하는 것이 좋다. 특히 만곡 근관에서 MTA를 이용하여 근관 충전을 시도할 때에는 재근관치료가 불가능할 수도 있기 때문에 신중한 선택이 필요하며 실제로 제거가 너무나도 어렵다.
3. Apical patency가 중요하다.
patency가 없는 경우 sealer를 근단부까지 잘 채우는 것이 어렵다. 이는 근관 내 존재하는 공기층이 sealer가 근단부까지 흘러 들어가지 못하게 방해하는 것으로 생각되며 NaOCl의 적용 시에도 위와 같은 현상을 관찰할 수 있다.
4. MTA sealer와 Single cone technique을 사용하는 경우 과도한 pumping action은 오히려 근단부에 기포를 만들 수 있다. 거타퍼차를 근관 내에 부드럽게 적용하면서 sealer를 근단부 쪽으로 밀어주는 게 좋다.
5. 거타퍼차를 시적하고 나서 master cone에 초음파 진동을 부여한 실험9)에 따르면 근관 내 void 발생을 줄일 수 있는 것으로 보고됐다.
6. 어찌보면 가장 중요한 사안은 우리나라 근관치료 수가 대비 비싼 재료의 선택이 문제다.
결론적으로 MTA 기반 실러들은 기존의 실러보다 생체친화성, 항균성, 골유도성 등에서 좋은 결과를 보이기는 하지만, 감염 조직과 세균이 충분히 제거되지 않은 상태에서의 근관 충전은 MTA 기반 실러뿐만 아니라 어떠한 충전재로로도 성공을 기대하기는 어렵다. 또한 실러의 용해와 이에 따른 누출을 예방하기 위해서는 거타퍼차의 Cone fit이 매우 중요하다고 하겠다.
1) Jeong JW et al. J Endod, 2017;43(4):633-637
2) Atmeh AR & AlShwaimi E. J Endod, 2017;43(12):2112-2118
3) Christopher D et al. J Endod, 2015;41(3):385-388
4) Graunaite I et al. J Endod, 3018;44(5):689-693
5) Lee DS et al. Eur J Dent, 2016;10(3):403-405
6) Iglecias EF et al. J Endod, 2017;43:638-642
7) Almeida LHS et al. J Endod, 2017;43(4):527-535
8) Grossman LI. Endodontic Practice 10th ed. Lea & Febiger. 1980; p.321 9) Kim JA et al. J Endod, 2018;44:133-138
