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문제 정의
- 본 연구는 광학 방식 중 청색 LED 방식의 스캐너를 이용하여 3차원 디지털 모형으로 채득한 후 지정된 계측지점의 계측 값을 통해 임상 치과 기공분야에서 널리 사용 중인 백색광 방식 기반으로 채득된 디지털 모형과 비교하여 그 정확성을 평가하였다. 계측지점을 전용 소프트웨어를 이용하여 2차원적 선계측 결과를 통해 각기 다른 방식으로 전환된 디지털 모형의 상대 정확성을 비교분석하기위함이다.
- 이에 본 연구는 치과 CAD/CAM system을 이용하여 간접법으로 보철물 제작과정 중에 백색광 방식의 광학 스캐너 기반의 3차원 디지털 모형과 청색 LED 방식을 이용하여 제작된 디지털 모형의 상대 정확도를 평가하기 위해 각 계측지점간의 거리 측정으로 도출된 결과 값을 근거로 비교분석하였다. 이 과정을 통하여 가장 최근에 출시된 청색 LED 스캐너의 성능 평가를 위함이며, 선행연구에서 입증된 백색광 방식의 스캐너로 획득한 디지털 모형과의 비교를 통해 임상에서의 도입 가능성 여부를 가늠해보고자 한다.
제안 방법
- 측정 시 가상 평면상에서 측정하기 실제 모델과 혼동하여 다른 지점을 찾을 수 있기 때문에 표시 해두었던 지점을 중심으로 측정을 하였다. 각 실험군 10개의 모형을동일한 방법을 적용하여 반복 측정하였다(Fig. 5).
- 본 연구는 광학 방식 중 청색 LED 방식의 스캐너를 이용하여 3차원 디지털 모형으로 채득한 후 지정된 계측지점의 계측 값을 통해 임상 치과 기공분야에서 널리 사용 중인 백색광 방식 기반으로 채득된 디지털 모형과 비교하여 그 정확성을 평가하였다. 계측지점을 전용 소프트웨어를 이용하여 2차원적 선계측 결과를 통해 각기 다른 방식으로 전환된 디지털 모형의 상대 정확성을 비교분석하기위함이다. 백색광 스캐너로 전환된 디지털 모형의 계측값과 비교하였을 때 청색 LED 스캐너 기반의 디지털 모형은 유사한 채득되는 경향을 보였다.
- , Medit, Korea)를 이용하여 각각 10개씩 모두 스캐닝 하였다. 구동 테이블 위에 모형을 위치시킨 후 전악의 스캔 선택으로 설정하여 스캔을 시작하였다. 피사체에서 반사된 광선을 점과 면으로 인식한 후, mesh를 생성하여 각 점을 면으로 합성하고 점과 면을 연결하여 삼각망으로 형성하였다, 각각의 경로에 따라 얻은 mesh data를 stitching algorithm을 통해 반자동으로 통합하여 완전한 모형의 형상을 얻었다.
- 디지털 모형으로 변환하고자 다른 방식의 optical(White light, Blue LED) 3D scanner(IdenticaⓇ, Medit, Korea)를 이용하여 각각 10개씩 모두 스캐닝 하였다. 구동 테이블 위에 모형을 위치시킨 후 전악의 스캔 선택으로 설정하여 스캔을 시작하였다.
- 본 실험의 결과를 토대로 청색 LED 기반의 디지털 모형을 백색광 방식의 스캐너와 비교하여 상대 정확도를 규명하였다. 실험 결과 유사하게 디지털 모형이 채득되었고, 그 오차도 극히 작게 측정되어 임상적으로 문제가 없는 것으로 조사되었다.
- , DeguDent GmbH, Germany)을 이용하여 20개의 몰드를 제작하였다. 스캐닝 시 최적의 작업모형을 채득하기 위해 스캔용(Scannable)석고의 한 종류인 aesthetic-basegoldⓇ(Dentona, Germany)를 제조사의 지시에 따른 혼수비(W/P)로 vacuum mixer system을 이용하여 30초간 혼합한 후 기포가 생기지 않도록 조심스럽게 주입하였다. 충분한 시간을 두어 경화를 시킨 후 인상체에서 석고 모형을 분리하였다(Fig.
- 광학식 스캐너는 소위 “triangulation procedure”라고 불리는 과정을 통해 3차원 구조를 수집한다. 여기서 송신부인 빛(레이저, 백색광, 청색 LED)과 수신 장치가 서로 일정하게 명확한 각도를 이루고 있는데 이 각도를 이용하여 컴퓨터가 수신 장치의 이미지로부터 3차원 데이터를 계산해 낸다. 백색광이나 청색광, 레이저 빔이 사용되고(Beuer et al, 2008), 기계식 스캐너는 ProceraⓇ system(Nobel biocare, Sweden)처럼 탐침봉(touch probe)을 이용하여 직접 닿게 하여 기계적으로 선을 인식하고 볼이 주는 위치 값과 3축에서 주는 좌표 값을 환산하여 정보를 획득함으로써 3차원 구조를 측정하는 방법이다.
- 유치악 하악 아크릴릭 구강모형(500B-1, Nissin Dental Product, Japan)을 주모형으로 선정하였다(Fig. 1). 치아의 마모나 총생이 없는 이상적인 치열로서 치아모양에 따른 스캐닝의 제약이 없고 측정의 오차를 최소화하기 위함이다.
- 이에 본 연구는 치과 CAD/CAM system을 이용하여 간접법으로 보철물 제작과정 중에 백색광 방식의 광학 스캐너 기반의 3차원 디지털 모형과 청색 LED 방식을 이용하여 제작된 디지털 모형의 상대 정확도를 평가하기 위해 각 계측지점간의 거리 측정으로 도출된 결과 값을 근거로 비교분석하였다. 이 과정을 통하여 가장 최근에 출시된 청색 LED 스캐너의 성능 평가를 위함이며, 선행연구에서 입증된 백색광 방식의 스캐너로 획득한 디지털 모형과의 비교를 통해 임상에서의 도입 가능성 여부를 가늠해보고자 한다.
- 스캐닝 시 최적의 작업모형을 채득하기 위해 스캔용(Scannable)석고의 한 종류인 aesthetic-basegoldⓇ(Dentona, Germany)를 제조사의 지시에 따른 혼수비(W/P)로 vacuum mixer system을 이용하여 30초간 혼합한 후 기포가 생기지 않도록 조심스럽게 주입하였다. 충분한 시간을 두어 경화를 시킨 후 인상체에서 석고 모형을 분리하였다(Fig. 2).
- ‘모델분석’이라는 도구 메뉴를 선택하여 data에 좌표를 지정한 후 두 좌표간의 거리를 계산하여 측정값을 도출한다. 측정 시 가상 평면상에서 측정하기 실제 모델과 혼동하여 다른 지점을 찾을 수 있기 때문에 표시 해두었던 지점을 중심으로 측정을 하였다. 각 실험군 10개의 모형을동일한 방법을 적용하여 반복 측정하였다(Fig.
- 치과 보철 치료에서 CAD/CAM의 도입은 3차원 데이터 입력, 설계, 가공, 소재 등의 4개의 분야로 나누어 접근할 수 있으며 첫 번째 입력단계에서는 석고모형의 표면을 분할하여 수많은 X, Y, Z 좌표 데이터를 형성하고, 설계단계에서는 변연 설정과 재료의 특성에 적합한 하부구조의 두께를 지정하여 설계한다. 설계된 3차원 데이터는 가공데이터 즉 NC 데이터로 전환하여 역시 소재의 특성에 맞게 기계가공을 실시하게 된다.
- 구동 테이블 위에 모형을 위치시킨 후 전악의 스캔 선택으로 설정하여 스캔을 시작하였다. 피사체에서 반사된 광선을 점과 면으로 인식한 후, mesh를 생성하여 각 점을 면으로 합성하고 점과 면을 연결하여 삼각망으로 형성하였다, 각각의 경로에 따라 얻은 mesh data를 stitching algorithm을 통해 반자동으로 통합하여 완전한 모형의 형상을 얻었다. 추가로 스캔 데이터가 부족한 부분을 보완하여 완성된 스캔 데이터를 획득하였다(Fig.
- 하악 디지털 모형의 비교분석을 위해 Alcan 등(2009)의 연구와 Creed 등(2011)의 연구에서 사용한 계측지점을 본 연구에 알맞게 수정하여 총 4곳에 측정 지점을 지정하였다. 하악 좌측 견치 교두를‘1’point, 하악 우측 견치 교두를‘2’ point로 정의하였으며, 하악 좌측 제1대구치 근심협측 기능교두정를‘3’ point, 하악 우측 제1대구치 근심협측 기능교두정를‘4’ point로 정의하였다(Fig.
대상 데이터
- 주모형을 대상으로 연구 모형을 제작하기 위해 치과용 실리콘(DeguformⓇ, DeguDent GmbH, Germany)을 이용하여 20개의 몰드를 제작하였다. 스캐닝 시 최적의 작업모형을 채득하기 위해 스캔용(Scannable)석고의 한 종류인 aesthetic-basegoldⓇ(Dentona, Germany)를 제조사의 지시에 따른 혼수비(W/P)로 vacuum mixer system을 이용하여 30초간 혼합한 후 기포가 생기지 않도록 조심스럽게 주입하였다.
- 피사체에서 반사된 광선을 점과 면으로 인식한 후, mesh를 생성하여 각 점을 면으로 합성하고 점과 면을 연결하여 삼각망으로 형성하였다, 각각의 경로에 따라 얻은 mesh data를 stitching algorithm을 통해 반자동으로 통합하여 완전한 모형의 형상을 얻었다. 추가로 스캔 데이터가 부족한 부분을 보완하여 완성된 스캔 데이터를 획득하였다(Fig. 3).
- 획득된 데이터는 Delcam CopycadⓇ(Delcam plc, UK)를 사용하여 각 계측지점의 직선거리를 측정하였다. ‘모델분석’이라는 도구 메뉴를 선택하여 data에 좌표를 지정한 후 두 좌표간의 거리를 계산하여 측정값을 도출한다.
데이터처리
- 각 실험군에 지정된 계측지점의 거리를 측정하여 평균과 표준편차로 나타내었고, 계측지점 간 측정값의 오차를 산출하여 상대정확도를 평가하였다(Table 2). White light군과 Blue LED군의 각 계측지점간의 차이는 극히 작게 0.
- , IL, USA)을 이용하였으며, 다른 방식의 원리로 채득된 디지털 모형의 측정값 결과는 평균과 표준편차로 보고되었다. 대상 표본의 모집단이 정규 분포하고 두 집단의 분산이 동질적인 것으로 평가되었으므로 독립표본 t-검정 통계기법을 사용하여 평균차이의 유의성을 검정하였으며, 제1종 오류의 수준은 0.05로 하였다.
- 동일한 계측지점의 수치 값의 차이가 있는지 알아보기 위한 독립표본 t-검정의 시행결과, 다른 광학 방식의 스캐너로 채득된 디지털모형의 모든 지점에서 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않아 적정수준의 정확성을 획득하였다(p>0.05)(Table 2).
- 측정된 결과는 통계적 유의성을 검증하기 위하여 SPSS Version 12.0 for win(SPSS Inc., IL, USA)을 이용하였으며, 다른 방식의 원리로 채득된 디지털 모형의 측정값 결과는 평균과 표준편차로 보고되었다. 대상 표본의 모집단이 정규 분포하고 두 집단의 분산이 동질적인 것으로 평가되었으므로 독립표본 t-검정 통계기법을 사용하여 평균차이의 유의성을 검정하였으며, 제1종 오류의 수준은 0.
성능/효과
- 각 디지털 모형별 동일한 계측지점의 값의 차이가 있는지 알아보기 위해 독립표본 t-검정 결과, 모든 계측지점에서 통계적으로 유의한 차이가 없음이 판명되었고, 적정수준의 상대정확성이 확보 되었다(p>0.05).
- 본 연구는 현재 임상에서 사용되고 있는 비접촉 방식의 백색광 스캐너와 최근에 출시된 청색 LED 스캐너로 획득된 디지털 모형의 상대 정확도를 평가하기 위해 4곳의 계측지점을 통해 분석한 결과, 두 모형의 오차는 거의 보이지 않았으며, 이는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않아 다른 방식으로 채득된 디지털 모형의 상대 정확성은 확인 되었다.결론적으로 청색 LED 스캐너로 채득된 디지털 모형의 정확성은 검증되었으나, 보다 세분화된 계측이나 보다 다양한 임상 증례를 통한 후속연구와 실제 제작되는 보철물에 대한 평가까지 뒷받침되어야 할 것으로 생각된다.
- 본 실험의 결과를 토대로 청색 LED 기반의 디지털 모형을 백색광 방식의 스캐너와 비교하여 상대 정확도를 규명하였다. 실험 결과 유사하게 디지털 모형이 채득되었고, 그 오차도 극히 작게 측정되어 임상적으로 문제가 없는 것으로 조사되었다. 하지만 다양한 임상증례 모형의 계측분석이나 그 후의 제작과정을 거쳐 완성된 치과 보철물의 적합도 평가까지 동반되어야 할 것으로 판단된다.
- 선행연구에서는 전악의 모형이 아닌 개개의 지대치를 통해 치과용 스캐너의 정확성을 평가하였는데, Persson 등(2006)은 접촉식 스캐너와 비접촉식 스캐너를 사용하여 각각의 지대치를 반복 측정한 데이터를 NSI Registration 소프트웨어를 이용하여 3차원 형상을 서로 겹치게 함으로써 각 스캐너의 정확도와 안정성을 비교한 연구를 보고하였다. 실험결과 두 스캐너 모두 10㎛ 이내의 작은 오차만이 관측되어 임상적으로 허용 가능하였고, 접촉식 스캐너는 정밀성이 우수하며, 반면에 레이저 방식은 안정성이 우수한 것으로 판명되었다. 또한 santoro 등(2003)은 디지털 모형이 원본 모형 보다 0.
후속연구
- 본 연구는 현재 임상에서 사용되고 있는 비접촉 방식의 백색광 스캐너와 최근에 출시된 청색 LED 스캐너로 획득된 디지털 모형의 상대 정확도를 평가하기 위해 4곳의 계측지점을 통해 분석한 결과, 두 모형의 오차는 거의 보이지 않았으며, 이는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않아 다른 방식으로 채득된 디지털 모형의 상대 정확성은 확인 되었다.결론적으로 청색 LED 스캐너로 채득된 디지털 모형의 정확성은 검증되었으나, 보다 세분화된 계측이나 보다 다양한 임상 증례를 통한 후속연구와 실제 제작되는 보철물에 대한 평가까지 뒷받침되어야 할 것으로 생각된다.
- 실험 결과 유사하게 디지털 모형이 채득되었고, 그 오차도 극히 작게 측정되어 임상적으로 문제가 없는 것으로 조사되었다. 하지만 다양한 임상증례 모형의 계측분석이나 그 후의 제작과정을 거쳐 완성된 치과 보철물의 적합도 평가까지 동반되어야 할 것으로 판단된다. 따라서 본 실험결과의 일반화에는 일정정도의 한계를 내포하게 된다.
- 따라서 본 실험결과의 일반화에는 일정정도의 한계를 내포하게 된다. 향후 더욱 객관적이며 신뢰성 있는 측정도구를 사용한 부가적인 실험이 추가로 이루어져야 한다고사료된다.
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