Selective Root Canal Treatment Versus Conventional Root Canal Treatment: Effect of Pulpotomy Extent on Root Dentin Stress Distribution — A Three- Dimensional Finite Element Study

치아는 단순히 정적인 돌덩어리가 아니라, 씹는 행위의 끊임없이 변화하는 힘을 견뎌내야 하는 살아있는 구조물입니다. 치아의 내부 신경 조직인 치수(pulp)가 염증이 생기거나 감염되었을 때, 오랫동안 사용되어 온 표준적인 해결책은 이를 완전히 제거하고 빈 공간을 깨끗이 비운 뒤 합성 물질로 채우는 것이었습니다. 근관 치료(root canal)라고 불리는 이 절차는 감염으로부터 치아를 구하지만, 치아를 더 취약하게 만듭니다. 부드럽고 살아있는 핵심부를 제거하면 치아가 스트레스를 처리하는 방식이 변하며, 특히 잇몸 라인 바로 아래의 좁은 '칼라(collar)' 부분에서 균열이 발생하기 쉬워집니다. 이 부위는 치아의 형태가 가장 급격하게 변하는 곳이기 때문에 매우 중요한 약점이 됩니다. 최근 몇 년 동안 치과 의사들은 더 부드러운 접근 방식을 실험하기 시작했습니다. 즉, 병든 부분의 치수만을 제거하고 건강한 깊은 곳의 조직은 그대로 남겨두는 것입니다. 이를 선택적 근관 치료(selective root canal treatment)라고 합니다. 이 방식의 희망은 치아의 자연스럽고 살아있는 내부를 일부 유지함으로써 전체를 제거했을 때보다 강도를 더 잘 보존할 수 있다는 데 있습니다. 그러나 한 가지 의문이 남아 있었습니다. 과연 치수가 얼마나 남아 있는지가 중요할까요? 단순히 어떤 양의 살아있는 조직이라도 남기는 것이 이득일까요, 아니면 치아가 강도를 유지하기 위해 특정하고 더 깊은 층의 조직이 반드시 필요할까요?

이 질문에 답하기 위해 미스르 국제 대학교(Misr International University)와 아인샴스 대학교(Ain Shams University)의 연구진은 유한 요소 분석(finite element analysis)이라는 강력한 도구를 활용했습니다. 실제 치아에 구멍을 뚫으면 치아가 파괴되어 내부의 힘을 측정하는 것이 불가능하므로, 연구진은 대신 매우 정교한 인간 상악 소구치의 3차원 디지털 모델을 구축했습니다. 이 가상 치아는 자연 상태와 동일한 층으로 구성되었습니다: 단단한 외피인 법랑질, 두꺼운 중간층인 상아질, 그리고 치수를 포함하는 내부 챔버입니다. 연구진은 딱딱한 것을 씹을 때의 힘을 모사하기 위해, 각도를 주어 100뉴턴(Newtons)의 날카로운 단일 압력을 가하는 시나리오를 설정했습니다. 그런 다음 다양한 치료 조건 하에서 치아 구조를 통해 스트레스가 어떻게 전달되는지 확인하기 위해 일련의 시뮬레이션을 실행했습니다. 모든 시나리오에서 치아의 형태와 상단에 뚫린 구멍의 크기는 동일하게 유지하여, 발생하는 차이가 오직 치수의 제거량과 그 공간을 채우는 방식에 의해서만 발생하도록 보장했습니다.

연구팀은 다섯 가지 서로 다른 상황을 테스트했습니다. 한 가지 상황에서는 두 뿌리 모두에서 모든 치수를 제거하고 전통적인 근관 치료에 사용되는 재료인 거타퍼차(gutta-percha)로 공간을 채웠습니다. 나머지 네 가지 상황에서는 두 개의 뿌리 중 하나만을 치료하고 다른 하나의 뿌리는 완전히 치료된 상태로 두어 일정한 기준점으로 삼았습니다. 치료된 뿌리에 대해서는 세 가지 다른 깊이의 치수 제거를 시뮬레이션했습니다: 상단부의 얕은 절개, 뿌리 중간까지 내려가는 중간 정도의 절개, 그리고 더 깊게 내려가는 깊은 절개입니다. 결정적으로, 연구진은 이 구멍들을 단순히 하나의 덩어리 재료로 채우지 않았습니다. 그들은 생체 적합성 시멘트인 MTA를 남겨진 치수 바로 위에 2mm 두께의 얇은 캡 형태로 배치한 뒤, 나머지 부분을 복합 레진으로 채우는 현실적인 이중 층 수리 모델을 구현했습니다. 이 세부 사항은 단일 충전재의 특성으로 인해 시뮬레이션이 왜곡되는 것을 방지하는 데 필수적이었습니다.

시뮬레이션 결과는 명확하고 다소 놀라운 패턴을 보여주었습니다. 치아의 결정적인 부위인 '칼라' 부분 내의 스트레스를 줄이는 데 있어 가장 중요한 요인은 치수를 얼마나 깊게 제거했느냐가 아니라, 단순히 살아있는 치수가 남아 있느냐의 여부였습니다. 연구진이 살아있는 조직이 보존된 치아와 모든 치수가 제거된 치아를 비교했을 때, 살아있는 조직이 있는 치아의 상아질 내 스트레스가 약 11.612.4% 더 낮은 것으로 나타났습니다. 구체적으로, 생체 조직이 존재하는 치아의 스트레스 수준은 4.194.22 메가파스칼(MPa) 범위였던 반면, 살아있는 조직이 전혀 없는 치아의 스트레스는 4.71 메가파스칼을 기록했습니다.

더욱 놀라운 점은 시뮬레이션이 보여주지 않은 결과였습니다. 치수 제거의 깊이는 스트레스 수치에 거의 영향을 미치지 않았습니다. 치수를 불과 몇 밀리미터만 제거하든 혹은 몇 밀리미터 더 깊게 제거하든, 치아의 칼라 부분에 가해지는 스트레스는 1% 미만의 차이를 보이며 사실상 동일하게 유지되었습니다. 이는 생체 역학적 이점이 특정 양의 조직보다는 살아있는 조직의 존재 자체에서 온다는 것을 시사합니다. 또한, 연구진은 뿌리가 갈라지는 부위나 뿌리 끝부분 등 치아의 다른 부분들도 살펴보았으나, 치료 깊이에 따른 일관된 스트레스 변화 패턴을 발견하지 못했습니다. 모든 시나리오에서 기록된 최고 스트레스는 여전히 상아질이 실제로 파손되는 지점보다 훨씬 낮았습니다. 관찰된 피크 스트레스는 상아질의 최저 보고 강도 한계치의 약 11%에 불과했으며, 이는 단일한 정적 저작 시나리오 하에서 어떤 치료법도 파절을 일으킬 수준에 도달하지 못했음을 의미합니다.

본 연구는 치아 칼라의 기계적 강도를 보존하는 목적에 있어서, 치수를 얼마나 정밀한 깊이로 제거하느냐보다 어떤 생체 치수라도 살려내는 결정이 훨씬 더 중요하다는 결론을 내립니다. 시뮬레이션은 치수를 유지하는 것이 스트레스를 줄여준다는 것을 보여주었지만, 연구진은 이것들이 단 한 번의 순간적인 저작을 모델링한 컴퓨터 모델임을 주의를 기울였습니다. 실제 치아는 수년간 반복되는 저작과 피로에 직면하며, 이는 다른 결과를 보여줄 수도 있습니다. 또한, 본 연구는 치아의 형태와 접근 구멍을 일정하게 유지했으므로, 다른 드릴링 기술이 결과에 어떤 변화를 줄 수 있는지는 고려하지 않았습니다. 그럼에도 불구하고, 이 연구 결과는 이러한 치료의 역학을 이해하는 데 명확한 방향을 제시합니다. 즉, 치아의 살아있는 핵심부를 보존하는 단순한 행위가 그 핵심부가 얼마나 남아 있는지와 관계없이 스트레스를 줄이는 핵심 열쇠라는 점입니다.