[논문]치과용 CAD/CAM 시스템을 이용한 지르코니아 코핑의 정확성에 관한 연구

윤성근; 최병환

doi:10.14347/kadt.2011.33.2.137

치과용 CAD/CAM 시스템을 이용한 지르코니아 코핑의 정확성에 관한 연구
A study on the accuracy of zirconia copings using dental CAD / CAM system 원문보기

대한치과기공학회지 = The Journal of Korean Academy of Dental Technology, v.33 no.2, 2011년, pp.137 - 145

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Purpose: To evaluate the accuracy of zirconia copings in terms of clinical verified for the clinical application of CAD/CAM. Methods: Zirconia copings (n=5) were prepared using CAD/CAM system and were sintered using the relevant electrical induction furnace, which uses a 2h sintering program with a maximum temperature of $1500^{\circ}C$. The copings placed at the models and the interval values were measured. Results: The meas interval values between the die and the zirconia copings were $44.14{\mu}m$(A), $44.57{\mu}m$(B), $44.72{\mu}m$(C). 51.05 ${\mu}m$(D). Conclusion: The maximum interval values between the die and the zirconia copings were $51.3{\mu}m$ which is acceptable for clinical use. ${\mu}m$ Proper understanding of the test conditions will help enhancing the accuracy of zirconia coping.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 이러한 추세에 맞추어 현재 CAD/CAM의 임상 응용을 위해 그 각 과정을 살펴보고 실제로 사용자가 세팅한 파라미터에 맞고 그 결과물이 나오는지를 임상적인 측면에서 검증하였다. 또한 같은 모델을 5회 반복하여 제작해 봄으로써 결과물에 대한 재연성과 적합성을 평가하였다.
본 논문에서는 지르코니아 보철제작에 대한 과정을 연구하고 치과용 CAD/CAM에 의한 결과물이 임상에 사용 가능한 수준인지를 적합성과 재연성 측면에서 정량적으로 평가하고자 하였다. 이러한 평가에 의한 검증으로 도입기를 지나 성장기로 접어드는 현 기술의 한계를 살펴보고 기술력을 갖추지 못한 장비들의 난립에 대한 평가방법 제시를 목표로 하였다.
본 논문에서는 지르코니아 보철제작에 대한 과정을 연구하고 치과용 CAD/CAM에 의한 결과물이 임상에 사용 가능한 수준인지를 적합성과 재연성 측면에서 정량적으로 평가하고자 하였다. 이러한 평가에 의한 검증으로 도입기를 지나 성장기로 접어드는 현 기술의 한계를 살펴보고 기술력을 갖추지 못한 장비들의 난립에 대한 평가방법 제시를 목표로 하였다.

제안 방법

본 논문에서는 이러한 추세에 맞추어 현재 CAD/CAM의 임상 응용을 위해 그 각 과정을 살펴보고 실제로 사용자가 세팅한 파라미터에 맞고 그 결과물이 나오는지를 임상적인 측면에서 검증하였다. 또한 같은 모델을 5회 반복하여 제작해 봄으로써 결과물에 대한 재연성과 적합성을 평가하였다.
전자현미경에 있는 스캐일러를 이용하여 모델과 보철물간의 간격을 측정하였고 각 부위별(A,B,C,D,E)로 측정한 다섯 케이스(1,2,3,4,5)의 결과는 아래 Table 6과 같다. 모델 형상에 따른 마진 적합을 비교하기 위해 모델의 마진 라인을 따라 각각 다른 다섯 부분을 측정하였다. 이를 이용하여 각 부위의 평균을 구하고 모델간의 표준편차를 산출하였다(Fig 26).
모델 형상에 따른 마진 적합을 비교하기 위해 모델의 마진 라인을 따라 절단 하기 위하여 각각 다른 다섯 부분을 정하였다.
이 경우 크고 복잡한 시편도 매우 빠르고 균일하게 소결할 수 있고 열응력을 감소시켜 균열 방지 및 균일한 미세 구조를 얻을 수 있다(Sutton, 1989). 본 실험에서는 마이크로웨이브 소결로(Sintermat 1600, Unicera Inc, Korea) 를 이용하여 가공한 코핑을 소결하였다. 동일 소결로에서 같은 스케쥴로 소결한 후 그 단면을 SEM을 통해 확인한 것이다(Fig 24).
본 연구에서는 마진부위와 그 상단으로 1㎜를 스캔한 모델과의 공간이 최소가 되도록“0”으로 설정하였다.
세 번째로는 마진의 정보를“0”으로 하였고, 마지막으로 마진부위에서 측면부위까지의 거리를 정해주었다.
보이는 바와 같이 전체 소결시간이 2시간이지만 완전소결이 일어났고 그 입자의 치밀도도 높음을 알 수 있다. 소결로의 내부 온도편차는 1500도에서 3도 이내로 수축률에 영향을 미치지 않는 범위를 유지하고 있으며 매 실험에 대한 온도편차를 없애기 위해 5개의 코핑을 동시에 소결하였다. 최종 소결온도 1500도에서 30분간 계류시켰다.
황삭과 중삭에서는 직경 2Ø 다이아몬드 코팅툴을 사용하였고 정삭을 위해서는 직경 1Ø의 DLC(Diamond like carbon) 코팅툴을 사용하였다. 실험에 사용할 5개의 코핑을 가공하는데 툴에 의한 오차를 없애기 위해 고가의 다이아몬드 코팅을 사용하였다. 일반 초경을 사용하였을 경우에는 툴의 마모도가 높지만 다이아몬드 코팅된 툴을 사용하였을 경우 30여개의 코핑을 가공하여도 약 0.
Fig 25는 제작한 보철물의 파절 단면 영상과 이를 현미경으로 찍어 확대한 영상이다. 전자현미경에 있는 스캐일러를 이용하여 모델과 보철물간의 간격을 측정하였고 각 부위별(A,B,C,D,E)로 측정한 다섯 케이스(1,2,3,4,5)의 결과는 아래 Table 6과 같다. 모델 형상에 따른 마진 적합을 비교하기 위해 모델의 마진 라인을 따라 각각 다른 다섯 부분을 측정하였다.
5%를 적용하여 제작하였다. 지대치는 적절한 크기와 길이을 고려하여 절단하였을 때 충분한 공간 확보를 하기 위해 23번(상악 좌측 견치)를 선택 하였다(Fig 1). 즉 코핑을 5곳 절단 하였을 때 절단 할 수 있는 적절한 부위와 공간확보를 해야 하는데 너무 폭이 좁은 치아를 설정하면 측정에 어려움이 있기 때문이다.
첫째, 상부 코핑부분의 시멘트 공간은 0.06㎜(60μm)로 하였다.
아래 Table 4는 본 실험에서 적용한 고속 가공기의 가공 파라미터를 보여주고 있다. 코핑을 만드는 시간과 파절율 등을 고려하여 데이터를 최적화 하였다. 볼엔드밀을 사용하여 가공하는 경우 툴이 지나가는 길들 사이에 삭제가 안되는 부분이 많아지므로 적합에 문제가 발생할 수도 있다.
황삭과 중삭에서는 직경 2Ø 다이아몬드 코팅툴을 사용하였고 정삭을 위해서는 직경 1Ø의 DLC(Diamond like carbon) 코팅툴을 사용하였다.

대상 데이터

즉 코핑을 5곳 절단 하였을 때 절단 할 수 있는 적절한 부위와 공간확보를 해야 하는데 너무 폭이 좁은 치아를 설정하면 측정에 어려움이 있기 때문이다. 석고모델의 3차원 스캔을 위해 스위스 Imetric사의 IscanD101을 사용하였다. 여러 개의 치아 중 코핑을 제작하고자 하는 지대치가 선정되면 코핑 디자인을 실행한다(Fig 2).
이에 따른 설명과 방법에 준하여 실험할 코핑을 제작 하였다. 전자현미경 영상을 이용하여 제작한 보철물의 내면 적합도를 측정하였고 재연성 평가를 위해 같은 보철물을 5개 제작하였다. 지르코니아 블록은 (주)디맥스의 B6514를 사용하였고 수축률은 19.
전자현미경 영상을 이용하여 제작한 보철물의 내면 적합도를 측정하였고 재연성 평가를 위해 같은 보철물을 5개 제작하였다. 지르코니아 블록은 (주)디맥스의 B6514를 사용하였고 수축률은 19.5%를 적용하여 제작하였다. 지대치는 적절한 크기와 길이을 고려하여 절단하였을 때 충분한 공간 확보를 하기 위해 23번(상악 좌측 견치)를 선택 하였다(Fig 1).

데이터처리

모델 형상에 따른 마진 적합을 비교하기 위해 모델의 마진 라인을 따라 각각 다른 다섯 부분을 측정하였다. 이를 이용하여 각 부위의 평균을 구하고 모델간의 표준편차를 산출하였다(Fig 26). 결과에서 보이듯 각 모델간의 마진 부위의 간격이 일정하였고 표준편차 또한 1.

성능/효과

이를 이용하여 각 부위의 평균을 구하고 모델간의 표준편차를 산출하였다(Fig 26). 결과에서 보이듯 각 모델간의 마진 부위의 간격이 일정하였고 표준편차 또한 1.8미만으로 재연성이 높은 것을 확인 할 수 있다. D 부위의 경우 모델의 형상을 고려하여 볼 때 마진 상부의 약간의 언더컷을 보정하기 위해 캐드 디자인 과정에서 이 부위를 바로 내려서 다른 부위에 비해 4μm 정도 더 공간이 생겼을 것으로 추정된다.
경험상 옆에 배열한 코핑이 다치지 않는 한도 내에서 최대한 밀착을 시킨다. 그러므로 해서 툴과 블록의 절감효과를 10%정도는 절약을 할 수 있었다(Fig 19). 가공 되어진 후 코핑과 블록이 붙어 있을 수 있는 고정핀을 달아 주어야 한다(Fig 20).
본 논문의 결과만을 볼 때 기존의 수작업에 비해 재연성 뿐만 아니라 적합성 또한 훨씬 우수하다고 평가할 수 있고 이러한 결과는 현재 지르코니아 가공에 한정되어 있는 이 기술이 향후 주조용 왁스 가공, 임시 보철물 제작, 임플란트 응용분야 등에 널리 사용될 수 있다는 잠재력을 보여주고 있다고 평가할 수 있다. 또한 우수한 재연성으로 인해 환자에 대한 데이터만 잘 보관한다면 시술 중 오류로 인한 재제작 등의 경우에 경제적으로 시간과 비용을 아낄 수 있다.

후속연구

아날로그방식의 치과기공시장에 최근 CAD/CAM이 접목되면서 소량생산의 한계에서 디지털화로 인한 단시간에 정밀도 높은 대량 생산의 기틀이 열리고 있는 상황이다. 계속적으로 디지털치과산업이 확대 발전하면서 향후 몇 년 이내에 치과보철물시장에 필수불가결한 프로세스로 활용될 것이며 이로 더불어 치과시장이 크게 성장할 것으로 생각한다.
3μm로 본 실험 방법을 임상에서 사용할 수 있을 정도의 값을 나타내었다. 나날이 발전하는 CAD/CAM의 기술을 이해하고 그에 따른 제작 방법을 익힌다면 제작 시간의 단축은 물론 매우 정밀한 보철물을 제작할 수 있을 것이다.
하지만 처음 스캔을 받을 때 대부분의 스캐너가 20μm의 해상도로 스캔을 진행하고 이 데이터를 가지고 디자인을 한다. 따라서 좀 더 해상도 높은 스캐너가 개발되고 이를 이용한다면 현재보다 더 적합이 좋은 보철물 제작이 가능하리라 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	비금속성 보철 재료는 소결 공정으로 강도를 향상시키는데 이 때 어느 정도의 부피 감소가 발생하는가?	비금속성 보철 재료는 대부분 소결(sintering) 공정을 통하여 강도를 향상시키는데, 이 과정에서 약 20∼30% 부피 감소가 발생하며 정확한 수축률을 예측하는 것이 매우 어렵다. 소결공정에서 정확한 수축률 예측이 힘들고 인간의 치아 형상은 동일하지 않기 때문에 다양한 치아형태에 대한 임상 데이터베이스 구축과 소결공정 전, 후의 형상에 대한 데이터베이스 구축이 필요하다.
	전부도재관이 가진 취성과 낮은 인장강도를 개선하기 위해 어떤 강화형 도재가 개발되었는가?	하지만 전부도재관은 생체친화성, 심미성, 화학적 저항성, 치태침착 감소 등의 장점을 갖고 있으나(Ardlin, 2002), 상대적으로 취성이 높고 인장강도가 낮아(Sobrinho 등, 1998), 특히 구치부 고정성 국소의치의 적용에는 제한적이었다(Campbell과 Sozio, 1988; Nakamura 등, 2002). 취성과 낮은 인장강도를 개선하기 위해 알루미나(aluminum oxide), 백류석(leucite), 리튬 다이실리케이트(lithium disilicate), 지르코니아(zirconium oxide) 등을 이용한 강화형 도재가 개발되어 전부도재 수복물이 구치부 단일수복 뿐만 아니라 고정성 국소의치에까지 적용범위를 넓히고 있다. 이러한 구치부 고정성 국소의치의 전부 도재관 수복이 교합력과 관련하여 가장 큰 강도를 요구하며 따라서 가장 높은 강도와 파괴인성을 갖는 지르코니아가 주목받고 있다(Tinschert 등, 2001).
	전부도재관의 장점은 무엇인가?	최근 치과분야에서 심미성 및 생체친화성 등을 이유로 그 한계를 갖는 금속도재관의 비중은 줄고 전부도재관의 임상적용이 증가하는 추세이다. 하지만 전부도재관은 생체친화성, 심미성, 화학적 저항성, 치태침착 감소 등의 장점을 갖고 있으나(Ardlin, 2002), 상대적으로 취성이 높고 인장강도가 낮아(Sobrinho 등, 1998), 특히 구치부 고정성 국소의치의 적용에는 제한적이었다(Campbell과 Sozio, 1988; Nakamura 등, 2002). 취성과 낮은 인장강도를 개선하기 위해 알루미나(aluminum oxide), 백류석(leucite), 리튬 다이실리케이트(lithium disilicate), 지르코니아(zirconium oxide) 등을 이용한 강화형 도재가 개발되어 전부도재 수복물이 구치부 단일수복 뿐만 아니라 고정성 국소의치에까지 적용범위를 넓히고 있다.

참고문헌 (8)

Ardlin BI. Fracture resistance of three-unit posterior zirconium dioxide fixed partial dentures. An in vitro study. Dent Mater, 18(8), 590-595, 2002.

상세보기
Campbell SD, Sozio RB. Evaluation of the fit and strength of an all-ceramic fixed partial denture. Harvard School of Dental Medicine, Boston, Mass, 59(3), 301-306, 1988.
Chevalier J, Drouin JM, Cal.es B. Low temperature ageing behaviour of zirconia hip joint heads. In: Sedel L, 135-137, 1977.
Nakamura T, Ohyama A, Imanishi A, Nakamura T, Ishigaki S. Fracture resistance of pressable glass-ceramic fixed partial dentures. J Oral Rehabil 29, 951-955, 2002.

상세보기
Sobrinho LC, Cattell MJ, Glover RH, Knowles JC. Investigation of the dry and wet fatigue propertied of three all-ceramic crown systems. Int J Prost 11, 255-262, 1998.
Sundh A, Sjogren G. A comparison of fracture strength of yttrium oxide- partiallystabilized zirconia ceramic crowns with varying core thickness, shapes and veneer ceramics. J O ral Rehabil 31, 682-688, 2004.

상세보기
Sutton WH. Microwave Processing of Ceramic Materials. Am Ceram Soc Bull, 68(2), 376-386, 1989.
Tinschert J, Natt G, Mautsch W, Spiekermann H, Anusavice KJ. Reliability and Properties of Ground Y-TZP-Zirconia Ceramics. J Dent Res 73, 1824-1832, 2001.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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