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새로운 치아 침식 분석 방식 평가


새로운 치아 침식 분석 방식 평가새로운 치아 침식 분석 방식 평가새로운 치아 침식 분석 방식 평가

요약

치아 기질의 탈염과 손상을 일으킬 수 있는 치아 침식은 모든 연령대에서 높은 확률로 발생하고 있기 때문에 광범위하게 연구가 진행되고 있습니다. 침식 병변 분석을 위해 거칠기 측정, 프로필 측정, 치아 표면 형태 분석 등 다양한 기술이 사용되고 있습니다. 이 연구는 새로운 치아 침식 분석 방식을 평가하는 것을 목적으로 합니다. 침식 과정은 컨포칼 레이저 현미경을 사용하여 분석할 수 있다고 판단되었습니다.

치과 연구는 체외 연구, 현장 연구, 체내 연구의 형태로 세계 각지에서 대규모로 시행되고 있습니다. 침식 병변은 서로 다른 병변을 가지지만, 모두 탈염화 과정과 경조직 손상을 통해 심각한 미적 및 기능적 손상을 유발합니다. (Benages et al., 2006)

침식 병변 분석과 경조직 손상을 정량화하기 위해 여러 기술이 사용됩니다. 거칠기 측정 및 프로필 측정 분석은 일반적으로 스캐닝 전자 현미경(SEM)을 통한 이미지를 통해 치아 표면 형태 분석으로 진행(Attin, 2006)하며, 이 사례 연구는 새로운 치아 침식 분석 방법을 평가하는 것을 목적으로 합니다.

이 연구의 궁극적인 목표는 탈염화의 시작부터 심각한 손상에 이르는 치아 침식 과정을 이해하여 그에 대한 예방적 치료법을 개발하는 것입니다. 치아 침식 분석을 진행하려면 치아 표면 변화를 정밀하게 측정할 수 있는 기구가 필요합니다. 이에 따라 표면 분석에 사용할 수 있는 도구와 제공된 데이터를 빠르게 수집할 수 있는 레이저 컨포칼 현미경 Olympus LEXT OLS4000이 침식 과정으로 인해 손상된 치아 조각 분석에 적합하다는 결론에 도달하게 되었습니다.

이 연구의 궁극적인 목표는 탈염화의 시작부터 심각한 손상에 이르는 치아 침식 과정을 이해하여 그에 대한 예방적 치료법을 개발하는 것입니다. 이에 따라 표면 분석에 사용할 수 있는 도구와 제공된 데이터를 빠르게 수집할 수 있는 레이저 컨포칼 현미경 Olympus LEXT OLS4000이 침식 과정으로 인해 손상된 치아 조각 분석에 적합하다는 결론에 도달하게 되었습니다.

거칠기 측정 및 프로필 측정

표면 프로필로미터 또는 접촉식 표면 거칠기 테스터를 사용할 경우, 직경 2–20μm의 접촉식 스타일러스(다이아몬드 또는 금속)를 사용하여 시편을 스캔해 경조직 손상을 측정할 수 있습니다. (Hughes et al., 2002; Hooper et al., 2004). 그러나 접촉식 스타일러스의 크기는 스타일러스 팁의 크기에 의해 에나멜이 분해되는 것을 정확하게 탐상할 수 없습니다. 산성 작용으로 인해 손상되는 에나멜의 표면 거칠기는 약 0.4 μm입니다. (Hooper et al., 2003) 충분하지 못한 해상도에 더해 접촉식 스타일러스를 사용할 경우, 에나멜의 탈염 레이어 바깥쪽이 스타일러스와 접촉하는 것으로 인해 몇 밀리뉴튼의 부하를 받아 손상될 수 있습니다. (Attin, 2006)

Olympus LEXT OLS4000과 같은 컨포칼 레이저 현미경은 접촉 스타일러스 대비 높은 0.4μm의 해상도를 가지고 있습니다. 이는 표준 탈염과 호환되며, 접촉이 일어나지 않기 때문에 샘플 표면의 손상이 발생하지 않습니다. (그림 1)

그림 1: 염산에 의한 침식 치아 에나멜의 프로필 측정 분석. 왼쪽: 대조 구역. 오른쪽: 침식 구역.
그림 1: 염산에 의한 침식 치아 에나멜의 프로필 측정 분석.
왼쪽: 대조 구역. 오른쪽: 침식 구역.

LEXT OLS4000은 컷오프(파장 측정값을 정의하기 위해 사용하는 필터)를 제어할 수 있으며, 접촉식 프로필로미터와 관련된 해상도 차이를 보정할 수 있는 기기가 탑재되어있습니다. 이 기능을 통해 두 가지 유형의 장비를 정확하게 비교할 수 있습니다.

표면 형태 분석

치아 침식에 의한 표면 변화는 스캐닝 전자 현미경(SEM)을 통해 관찰할 수 있습니다. 그러나 이 기술은 알코올 탈수, 금속 및 탄소 커버, 진공 상태 적용을 통한 샘플 준비를 요구하기 때문에, 샘플 손상이 발생할 수 있습니다. 진공으로 인해 에나멜에 균열이 발생할 수 있으며 이로 인해 표면 분석 간섭이 발생할 수 있습니다. 이러한 특성으로 샘플을 SEM을 사용하는 연구에 반복적으로 사용하는 것이 불가능하기 때문에 SEM 샘플은 사용 후 폐기되었습니다.

OLS4000을 사용하면 고해상도 3D 이미지를 캡처할 수 있으며, 샘플의 사전 처리 또는 진공 상태가 필요하지 않습니다. 그래서 이미지는 다른 분석에 사용할 수 있을 뿐만 아니라 실험에 반복적으로 사용하는 것이 가능합니다. 캡처된 이미지를 사용하면 에나멜 프리즘, 덴트인 튜브, 침식 영역과 같은 표면 변화를 관찰할 수 있습니다. (그림 2, 3, 4)

그림 2: 염산에 노출된 에나멜 로드.
그림 2: 염산에 노출된 에나멜 로드.

그림 3a그림 3b
그림 3a 및 3b: 염산에 노출된 덴트인. 3a 왼쪽: 침식된 덴트인 / 3a 오른쪽: 대조군
3b: 덴트인 튜브 노출.

그림 4a그림 4b
그림 4a 및 4b: 염산에 의해 침식된 에나멜. 스텝 구조를 보여주는 3D 이미지.

치아 침식의 부피 분석

치아 침식은 탈염 과정으로 인해 발생하는 기질 손실입니다. 부식성 물질에 용해된 화학물 분석 등 경조직의 아패타이트 결정에 용해된 칼슘 또는 인산염의 양을 평가하여 치아 에나멜 분해를 계산하는 방법들은 치아 침식을 평가할 수 있는 수단으로 인식되기도 합니다.

OLS4000을 사용하면 치아 기질 손실을 캡처한 이미지를 통해 정량화하는 것이 가능합니다. 이 분석을 수행하려면 부식성 물질에 노출된 영역의 손실량 계산을 기반으로 하는 평평하면서 기준 영역(대조군)을 가진 분석 표면이 필요합니다. μm3의 부피/μm2의 면적 비율로 계산된 부피 손실은 손실된 치아 표면의 양을 정량적으로 확인할 수 있습니다. (그림 5)

Olympus LEXT OLS4000 레이저 스캐닝 컨포칼 현미경
Olympus LEXT OLS4000 레이저 스캐닝 컨포칼 현미경

그림 5: 대조군 영역 기준 침식 영역 부피 손실 분석.
그림 5: 대조군 영역 기준 침식 영역 부피 손실 분석.

결론

이 연구에서 얻은 데이터에 따르면, LEXT OLS4000 레이저 컨포칼 현미경은 거칠기 및 프로필 측정 분석을 진행할 수 있으며, 높은 품질의 3D 이미지를 빠르고 정확하게 캡처할 수 있습니다. 이에 더해 OLS4000은 치아 기질 부피 손실 분석도 가능합니다. 분석은 샘플 준비와 샘플 손상 없이 진행이 가능합니다. OLS4000은 임상 연구를 진행하는 치과 실험실에서 높은 가치를 가지는 장치라는 것이 증명되었습니다. OLS4000이 제공하는 다양한 분석 도구를 통해 연구, 데이터 수집, 새로운 분석 가능성 조사에 도움이 되는 표면 분석 관련 데이터를 얻을 수 있었습니다.

XRF 도해를 통해 탐상 가능한 요소
Juliana Jendiroba Faraoni-Romano, PhD

Juliana dos Reis Derceli, MSc

Regina Guenka Palma-Dibb, Prof, PhD


 

감사의 말

이 연구는 FAPESP(Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo)의 지원을 받았습니다. 프로세스 2010/19531-8 및 2011/12901-7. LEXT OLS4000 레이저 컨포칼 현미경을 사용하게 해준 Arotec S/A에게 감사의 뜻을 전합니다.

참고 자료

  • Benages A, Muñoz JV, Sanchiz V, Mora V, Mínguez M: Dental erosion as extraesophageal manifestation of gastro-esophageal reflux. Inter J Gastroenterol Hepatol 2006; 55:1050-1051.
  • Hooper S, West NX, Pickles MJ, Joiner A, Newcombe RG, Addy M: Investigation of erosion and abrasion on enamel and dentine: a model in situ using toothpastes of different abrasivity. J Clin Periodontol 2003; 30:802–808.
  • Hooper S, West NX, Sharif N, Smith S, North M, De’Ath J, Parker DM, Roedig-Penman A, Addy M: A comparison of enamel erosion by a new sports drink compared to two proprietary products: a controlled, crossover study in situ. J Dent 2004; 32:541–545.
  • Hughes JA, Jandt KD, Baker N, Parker D, Newcombe RG, Eisenburger M, Addy M: Further modification to soft drinks to minimize erosion. A study in situ. Caries Res 2002; 36:70–74.
  • ten Cate JAM, Imfeld T: Dental erosion, summary. Eur J Oral Sci 1996; 104:241-244.
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