[논문]CS-3500 구강 내 스캐너로 채득된 디지털 인상의 신뢰도 및 정확도 평가

김사학; 김재홍; 김종견

doi:10.17135/jdhs.2015.15.5.673

CS-3500 구강 내 스캐너로 채득된 디지털 인상의 신뢰도 및 정확도 평가
Reliability and Accuracy of Digital Impression Obtained from CS-3500 Intraoral Scanner 원문보기

치위생과학회지 = Journal of dental hygiene science, v.15 no.5, 2015년, pp.673 - 678

김사학 (경동대학교 치기공학과) , 김재홍 (경동대학교 치기공학과) , 김종견 (경동대학교 호텔경영학과)

초록
AI-Helper

본 연구는 최신 경향의 구강 내 스캐너로 채득된 3차원 디지털 인상의 정확도와 신뢰도를 평가하기 위해 4가지 계측 지점을 통하여 분석하였다. 주 모형과 비교하였을 때, 디지털 인상이 작게 계측되는 경향을 나타내었고, 각 계측지점별로 0.06~0.12 mm 범위의 차이를 보였다. 선행연구의 결과에 의해 임상적으로 오차범위를 허용할 수 있는 것으로 나타났으며, 환자의 진단이나 치아 교정치료 계획 수립 시 사용되는 모형에는 큰 영향이 없음을 확인할 수 있었다. 실험에서는 구강 내 상황이나 해부학적 구조를 무시하고 진행하였지만, 실제 임상에서 사용 시에는 구강 내 협소한 공간, 타액 등으로 인한 치아면의 난반사 증가, 혀 등의 해부학적 구조물로 인한 작업 방해 등의 여러 가지 요인이 인상과정에 영향을 줄 수 있을 것이라 판단된다. 추후 실험에서는 가능한 구강 내 상황을 재현한 상태에서 실험을 진행하면 좀 더 임상 적용에 도움이 될 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to evaluate the reliability and accuracy of linear measurements in digital models compared to master model. A master model (ANKA-4; Frasaco GmbH, Tettnang, Germany) with the prepared upper full arch tooth was used. Four linear measurements were recorded between landmarks, directly on the master model and the digital models by a single examiner. Measurements were made with a digital caliper from manual model and with the software from the virtual models. The t-test for paired samples and intraclass correlation coefficient (ICC) were used for statistical analysis. The measurement of two methods showed good reliability. The mean differences between master and digital model were 0.06~0.12 mm. These in vitro studies show that accuracy and reliability of the digital impression is similar to that of the gold standard. Therefore digital impression was also considered to be a acceptable for placement clinically.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구는 최신 경향의 구강 내 스캐너로 채득된 3차원 디지털 인상의 정확도와 신뢰도를 평가하기 위해 4가지 계측지점을 통하여 분석하였다. 주 모형과 비교하였을 때, 디지털 인상이 작게 계측되는 경향을 나타내었고, 각 계측지점 별로 0.
본 연구에서 견치간 폭경, 구치간 폭경, 치열궁 장경의 계측치를 세분화하여 주 모형과 디지털 모형의 정확성을 검증하였다. 그 차이는 0.
본 연구의 목적은 구강 내 스캐너를 이용하여 채득된 3차원 디지털 인상을 기반으로 신뢰도와 정확도를 평가하였다. 전악의 모형에서 4개의 계측지점을 지정하여 측정값을 토대로 오차를 규명하였으며, 주 모형을 실측하여 표준치로 삼아 실험군의 측정치와 차이를 통해 오차의 값을 정확도로 판단하였다.
결손치가 없으며, 치아의 배열이나 총생이나 치아 간격 없이 이상적인 치열을 가지고 있는 상악 모형이다. 실제 환자의 구강 내의 상태나 악궁의 형태와는 상이할 수 있으나, 스캔 작업 시 제약이 생길 수 있는 오차를 최소화하기 위해 선택하였다(Fig. 1).
이에 본 연구는 최신 경향의 구강 내 스캐너로 획득된 3차원 디지털 인상의 지정된 계측치를 측정한 후 비교함으로써 디지털 인상의 정확도와 신뢰도를 평가하여, 임상적 활용 가능성을 논하고자 한다.

제안 방법

숙련된 1명의 연구자가 제조사에서 지시한 매뉴얼에 따라 진행하였다. CS-3500 구강 내 스캐너는 사진(still cut)을 찍어 컴퓨터 계산으로 이어 붙이는 방법(stitch)으로 3차원 구조를 얻을 수 있는 방식으로, 디지털 영상의 정합에 필요한 만큼의 스캔을 시행하였으며, 소프트웨어가 추가 스캔을 요구할 경우에 해당 부위의 추가 스캔을 하였다. 전반적인 치아의 교합면을 훑듯이 스캔한 다음 협, 설측으로 스캐너를 기울여 데이터를 붙여나가는 방식으로 하였다.
③ 치열궁 장경(I∼III, II∼IV): 기존 연구의 치열궁 장경은 양측 제 1 대구치의 원심면을 연결하는 직선을 가정한 채, 양측 중절치의 절연부의 중점으로부터 이 직선에 수선을 내려 거리를 계측하지만, 본 연구에서는 digital caliper를 이용하기 때문에 가상선을 가정하기 어렵고 또한 부정확하기 때문에 양쪽 견치교두와 제 1대구치의 근심협측 교두의 직선거리를 측정하여 판단하기로 하였다.
구강 내 스캐너로 획득된 데이터는 Delcam power SHAPE software (Delcam plc., Birmingham, UK)를 사용하여 각 계측지점의 직선거리를 측정하였다. ‘모델 분석’이라는 도구 메뉴를 선택하여 data에 좌표를 지정한 후 두 좌표간의 거리를 계산하여 측정값을 도출하였다.
기준 모델의 전악의 정확도와 신뢰도를 평가하기 위해, Kim 등¹¹⁾의 연구에서 사용한 계측지점을 참고하여 본 연구에 알맞게 수정하여 계측지점을 총 4곳의 측정 지점을 지정 하였다. 상악 좌측 견치 교두정을 ‘I’ point, 상악 우측 견치 교두정을 ‘II’ point, 상악 좌측 제1대구치 근심협측 교두정을 ‘III’ point, 상악 우측 제1대구치 근심협측 교두정을 ‘IV’ point로 정의하였다(Fig.
디지털 인상을 채득하기 위해 CS-3500을 이용하여 10회씩 스캔하였다. 숙련된 1명의 연구자가 제조사에서 지시한 매뉴얼에 따라 진행하였다. CS-3500 구강 내 스캐너는 사진(still cut)을 찍어 컴퓨터 계산으로 이어 붙이는 방법(stitch)으로 3차원 구조를 얻을 수 있는 방식으로, 디지털 영상의 정합에 필요한 만큼의 스캔을 시행하였으며, 소프트웨어가 추가 스캔을 요구할 경우에 해당 부위의 추가 스캔을 하였다.
CS-3500 구강 내 스캐너는 사진(still cut)을 찍어 컴퓨터 계산으로 이어 붙이는 방법(stitch)으로 3차원 구조를 얻을 수 있는 방식으로, 디지털 영상의 정합에 필요한 만큼의 스캔을 시행하였으며, 소프트웨어가 추가 스캔을 요구할 경우에 해당 부위의 추가 스캔을 하였다. 전반적인 치아의 교합면을 훑듯이 스캔한 다음 협, 설측으로 스캐너를 기울여 데이터를 붙여나가는 방식으로 하였다. 최종적으로 획득한 3차원 영상은 데이터 분석을 위해 확장자 STL file의 형태로 저장하였다(Fig.
본 연구의 목적은 구강 내 스캐너를 이용하여 채득된 3차원 디지털 인상을 기반으로 신뢰도와 정확도를 평가하였다. 전악의 모형에서 4개의 계측지점을 지정하여 측정값을 토대로 오차를 규명하였으며, 주 모형을 실측하여 표준치로 삼아 실험군의 측정치와 차이를 통해 오차의 값을 정확도로 판단하였다. 각 실험군의 결과 값의 비교를 통해 정확도 분석에 앞서서 본 실험에서 사용된 측정방법이 적절히 사용되었는지 여부를 판단하기 위해 측정방법의 신뢰도가 검증이 선행되었다.
4). 측정오차를 고려하여 수평적인 계측 항목을 5회씩 반복 측정하였다. 이 중에 최대값과 최소값을 제외한 나머지 3개의 수치의 평균을 구하여 실측치로 삼았다.
측정자는 계측에 경험이 풍부한 1인이 1주일의 간격을 두고 2회에 걸쳐 측정을 시행하였다. 한 모형에서 4개의 치아를 선정하여 4가지의 치아간 거리를 측정하였으며 측정도구는 디지털 캘리퍼스(CD-20PSX; Mitutoyo Corp, Kawasaki, Japan)를 사용하였다.
측정자는 계측에 경험이 풍부한 1인이 1주일의 간격을 두고 2회에 걸쳐 측정을 시행하였다. 한 모형에서 4개의 치아를 선정하여 4가지의 치아간 거리를 측정하였으며 측정도구는 디지털 캘리퍼스(CD-20PSX; Mitutoyo Corp, Kawasaki, Japan)를 사용하였다. 계측지점의 부위를 정확하게 접근하기 위해 surveyor table에 주 모형을 고정하여 측정하였다(Fig.

데이터처리

각 계측지점의 계측치의 평균과 표준편차를 구하여 두 실험군의 차이를 기준으로 정확성을 평가하였다(Table 3). 각 계측지점의 절대오차의 평균값은 0.
전악의 모형에서 4개의 계측지점을 지정하여 측정값을 토대로 오차를 규명하였으며, 주 모형을 실측하여 표준치로 삼아 실험군의 측정치와 차이를 통해 오차의 값을 정확도로 판단하였다. 각 실험군의 결과 값의 비교를 통해 정확도 분석에 앞서서 본 실험에서 사용된 측정방법이 적절히 사용되었는지 여부를 판단하기 위해 측정방법의 신뢰도가 검증이 선행되었다. 급내 상관계수를 구하여 측정값의 신뢰도를 평가하였는데, 동일한 계측지점을 기준으로 일정한 시간간격을 두어 측정한 결과 급내 상관계수는 실험군 모두 0.
계측 시 측정자 내의 차이가 있는지 평가하기 위해 실험 대상을 1주 간격으로 다시 측정하고 측정자 내 신뢰도는 급내 상관계수(intra-class correlation coefficient, ICC)를 구하였다. ICC는 0에서 1까지의 숫자로 신뢰도를 표현하며, ICC 결과값이 1에 가까울수록 신뢰도가 높음을 내포한다¹²⁾.
동일한 계측지점의 수치 값의 차이가 있는지 알아보기 위해 paired t-test를 시행한 결과, ‘III∼IV’ 지점과 ‘II∼IV’ 지점에서 통계적으로 유의한 차이를 보여 적정수준의 정확성을 나타내지 않았다(p＜0.05).
주 모형과 구강 내 스캐너로 복제된 디지털 인상의 계측치의 평균, 표준편차 및 계측치 차이의 평균 등의 기술적 통계량을 제시하였고, 정확성 검정을 위하여 paired t-test를 시행하고 측정오차를 산출하였다.

이론/모형

본 연구를 위해 유치악 자연치를 재현한 아크릴릭 모형(ANKA-4; Frasaco GmbH, Tettnang, Germany)을 기준 모델로 선정하였다. 결손치가 없으며, 치아의 배열이나 총생이나 치아 간격 없이 이상적인 치열을 가지고 있는 상악 모형이다.

성능/효과

각 실험군의 결과 값의 비교를 통해 정확도 분석에 앞서서 본 실험에서 사용된 측정방법이 적절히 사용되었는지 여부를 판단하기 위해 측정방법의 신뢰도가 검증이 선행되었다. 급내 상관계수를 구하여 측정값의 신뢰도를 평가하였는데, 동일한 계측지점을 기준으로 일정한 시간간격을 두어 측정한 결과 급내 상관계수는 실험군 모두 0.8 이상의 결과를 보였다(Table 2).
이들은 디지털 모형에서 치아 간 폭경이 더 작게 측정되는 원인으로 각 제조회사의 스캐닝 과정과 소프트웨어의 특정 알고리즘, 사용자의 소프트웨어 사용의 미숙함을 제시하였다. 선학들의 다각적인 정확도 검증 결과, 본 연구의 오차범위는 환자의 치료계획을 수립하기 위한 진단용 모형의 용도로는 임상적으로 수용 가능한 수준이라 생각되며, 전악으로 인상채득하여 치열 교정치료를 계획하거나 치료의 예후를 상대적으로 비교하는 용도로는 적절할 것으로 판단된다. 그러므로 CS-3500 구강 내 스캐너는 치의학 분야 다양한 임상 증례에 활발히 응용될 것으로 기대된다.
측정자 내 신뢰도의 차이를 평가하기 위해 시행된 급내 상관분석(intraclass correlation analysis) 결과 주 모형은 0.84∼0.93의 범위를 나타내었고, 디지털 인상은 0.89∼ 0.98의 범위를 보였다.

후속연구

선학들의 다각적인 정확도 검증 결과, 본 연구의 오차범위는 환자의 치료계획을 수립하기 위한 진단용 모형의 용도로는 임상적으로 수용 가능한 수준이라 생각되며, 전악으로 인상채득하여 치열 교정치료를 계획하거나 치료의 예후를 상대적으로 비교하는 용도로는 적절할 것으로 판단된다. 그러므로 CS-3500 구강 내 스캐너는 치의학 분야 다양한 임상 증례에 활발히 응용될 것으로 기대된다.
실험에서는 구강 내 상황이나 해부학적 구조를 무시하고 진행하였지만, 실제 임상에서 사용 시에는 구강 내 협소한 공간, 타액 등으로 인한 치아면의 난반사 증가, 혀 등의 해부학적 구조물로 인한 작업 방해 등의 여러 가지 요인이 인상과정에 영향을 줄 수 있을 것이라 판단된다. 추후 실험에서는 가능한 구강 내 상황을 재현한 상태에서 실험을 진행하면 좀 더 임상 적용에 도움이 될 것으로 생각된다.
따라서 본 실험 결과의 일반화에는 일정정도의 한계를 내포한다. 향후 구강 내에서 촬영한 디지털 스캔 모형에 대한 연구가 필요할 것으로 생각되며, 이 분야의 세계적으로 연구 경향은 아직 활성화되어 있지 않으나 아날로그 인상채득 방식에서 벗어나 보다 효율적이며 안정적인 인상채득을 위해서는 심층적인 연구에 관심을 가져야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	복제 모형 제작과정의 특징은?	구강 내의 환경을 재현하는 복제 모형 제작과정은 치과진료에서 있어서 매우 중요한 과정 중 하나이며, 정확성과 효율성 그리고 신속성이 모두 만족되어야 하는 과정이다. 현재 대부분의 치과 의원에서는 구강 내 모습을 재현할 때 인상재와 트레이를 이용한 전통적인 인상채득 방법을 사용하고 있다.
	In-office CAD/CAM system으로 기존의 인상채득 방법을 대체할 시에 생기는 장점은 무엇인가?	이러한 신개념의 인상채득 방법을 가능하게 하는 가장 중요한 작업 중 하나가 바로 구강 내의 모습을 3차원적으로 재구성하여 디지털화하는 것이다. In-office CAD/CAM system은 구강 내 스캐너를 이용하여 디지털 인상을 채득하고 컴퓨터로 보철물의 크기와 형태, 인접치와의 관계, 대합치와의 교합관계를 디자인하여 진료실 내의 연결된 milling machine을 통해 보철물 제작이 즉각 가능하도록 한다. 따라서 환자는 1번의 내원만으로도 인레이(inlay), 온레이(onlay), 라미네이트(laminate), 크라운(crown)의 제작 및 장착이 가능하다는 장점이 있다4,5).
	인상재와 트레이를 이용한 전통적인 인상채득 방법의 문제점은 무엇인가?	현재 대부분의 치과 의원에서는 구강 내 모습을 재현할 때 인상재와 트레이를 이용한 전통적인 인상채득 방법을 사용하고 있다. 하지만 인상채득 과정은 인상재의 잘못된 선택 또는 사용방법에 따른 인상체 변형과 술자의 숙련도와 상관없는 환자의 구토반응, 개구장애 등과 같이 다양한 요인들에 의하여 여러 번 채득이 불가피할 수도 있다. 인상채득 후 석고모형을 제작하는 과정에서 인상재 종류와 시간, 주변환경에 따른 변형의 가능성, 그리고 모형재의 경화팽창 등이 문제가 되며, 보관 시의 분실과 파손 가능성 등의 문제도 있다1-3).

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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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