목적: 치과 보철물을 적층 가공 기술로 제작하는 것은 많은 이점이 있으나 아직까지 연구 결과 부족으로 인하여 임상에서 널리 적용되고 있지 못하는 실정이다. 이 연구에서는 디지털 광학 기술 방식의 적층 가공 기술을 이용하여 제작한 치과 보철물에 있어서 재료에 따라 굴곡강도에 유의한 차이가 있는지 연구하기로 한다. 연구 재료 및 방법: 3유닛 고정성 보철 형태의 시편 제작을 위한 금속 지그를 제작하였다. 지그에 맞게 시편을 디자인하였다. 디자인 한 시편에 대하여 NC, DP-1, DT-1의 세 가지 재료로 디지털 광학 기술 방식의 출력을 하였다. 각 재료마다 5개의 시편을 제작하되 출력 각도를 수평면에 $30^{\circ}$로 하였다. 시편을 지그 위에 안착시키고 만능시험기로 굴곡강도를 측정하고 기록하였다. 기록한 데이터는 SPSS 상에서 일원배치분산분석법을 통하여 재료에 따른 파절 강도 차이의 유의성을 조사하였다. 사후 검정(Tukey Honestly Significant Difference test)은 그룹 간의 통계적 차이를 비교하여 시행되었으며 통계적 유의수준은 0.05로 하였다. 결과: 각 군들의 굴곡강도는 NC군은 $1119{\pm}305N$로 나타났고 DP-1군은 $619{\pm}150N$, DT-1군은 $413{\pm}65N$로 측정되었다. SPSS를 사용한 일원배치분산분석법 및 Tukey HSD에서는 NC와 DP-1, NC와 DT-1사이에 유의한 차이를 보였으며(P < 0.05), DP-1과 DT-1사이에는 유의한 차이를 보이지 않았다(P > 0.05). 결론: 디지털 광학 기술 방식으로 3D프린팅을 하여 제작한 3유닛 고정성 보철 형태의 레진 보철물에 있어서 메타크릴산 에스텔 재료가 높은 굴곡강도를 보여주었다.
목적: 치과 보철물을 적층 가공 기술로 제작하는 것은 많은 이점이 있으나 아직까지 연구 결과 부족으로 인하여 임상에서 널리 적용되고 있지 못하는 실정이다. 이 연구에서는 디지털 광학 기술 방식의 적층 가공 기술을 이용하여 제작한 치과 보철물에 있어서 재료에 따라 굴곡강도에 유의한 차이가 있는지 연구하기로 한다. 연구 재료 및 방법: 3유닛 고정성 보철 형태의 시편 제작을 위한 금속 지그를 제작하였다. 지그에 맞게 시편을 디자인하였다. 디자인 한 시편에 대하여 NC, DP-1, DT-1의 세 가지 재료로 디지털 광학 기술 방식의 출력을 하였다. 각 재료마다 5개의 시편을 제작하되 출력 각도를 수평면에 $30^{\circ}$로 하였다. 시편을 지그 위에 안착시키고 만능시험기로 굴곡강도를 측정하고 기록하였다. 기록한 데이터는 SPSS 상에서 일원배치분산분석법을 통하여 재료에 따른 파절 강도 차이의 유의성을 조사하였다. 사후 검정(Tukey Honestly Significant Difference test)은 그룹 간의 통계적 차이를 비교하여 시행되었으며 통계적 유의수준은 0.05로 하였다. 결과: 각 군들의 굴곡강도는 NC군은 $1119{\pm}305N$로 나타났고 DP-1군은 $619{\pm}150N$, DT-1군은 $413{\pm}65N$로 측정되었다. SPSS를 사용한 일원배치분산분석법 및 Tukey HSD에서는 NC와 DP-1, NC와 DT-1사이에 유의한 차이를 보였으며(P < 0.05), DP-1과 DT-1사이에는 유의한 차이를 보이지 않았다(P > 0.05). 결론: 디지털 광학 기술 방식으로 3D프린팅을 하여 제작한 3유닛 고정성 보철 형태의 레진 보철물에 있어서 메타크릴산 에스텔 재료가 높은 굴곡강도를 보여주었다.
Purpose: Manufacturing with AM (Additive manufacturing) technique has many advantages; but, due to insufficient study in the area, it is not being widely used in the general clinic. In this study, differences of flexural strength among various materials of 3 unit fixed dental prosthesis were analyze...
Purpose: Manufacturing with AM (Additive manufacturing) technique has many advantages; but, due to insufficient study in the area, it is not being widely used in the general clinic. In this study, differences of flexural strength among various materials of 3 unit fixed dental prosthesis were analyzed. Materials and Methods: A metal jig for specimens that had a 3-unit-fixed dental prosthesis figure were fabricated. The jigs were made appropriately to the specifications of the specimens. Three different kinds of materials of specimens which were NC (mathacrylic esther based), DP-1 (Bisphenol A epoxy acrylate type oligomer based), and DT-1 (urethane acrylate based) were printed with DLP machine. Five specimens for each kind of material were printed with an angle of $30^{\circ}$ from the horizontal surface. The specimens were placed on the jig and the flexural strength was measured and recorded using Universal testing machine. The recorded data was analyzed in SPSS using One-way ANOVA and Tukey HSD to determine the significance of the differences of flexural strength among the groups. Results: The flexural strengths of each group were the followings: NC, $1119{\pm}305$ N; DP-1, $619{\pm}150$ N; DT-1, $413{\pm}65N$. Using One-way ANOVA and Tukey Honestly Significant Difference test, significant difference was found between NC and the other groups (P 0.05). Conclusion: Higher flexural strength was shown in 3-unit-fixed dental prosthesis that were 3D printed using a DLP machine with NC material.
Purpose: Manufacturing with AM (Additive manufacturing) technique has many advantages; but, due to insufficient study in the area, it is not being widely used in the general clinic. In this study, differences of flexural strength among various materials of 3 unit fixed dental prosthesis were analyzed. Materials and Methods: A metal jig for specimens that had a 3-unit-fixed dental prosthesis figure were fabricated. The jigs were made appropriately to the specifications of the specimens. Three different kinds of materials of specimens which were NC (mathacrylic esther based), DP-1 (Bisphenol A epoxy acrylate type oligomer based), and DT-1 (urethane acrylate based) were printed with DLP machine. Five specimens for each kind of material were printed with an angle of $30^{\circ}$ from the horizontal surface. The specimens were placed on the jig and the flexural strength was measured and recorded using Universal testing machine. The recorded data was analyzed in SPSS using One-way ANOVA and Tukey HSD to determine the significance of the differences of flexural strength among the groups. Results: The flexural strengths of each group were the followings: NC, $1119{\pm}305$ N; DP-1, $619{\pm}150$ N; DT-1, $413{\pm}65N$. Using One-way ANOVA and Tukey Honestly Significant Difference test, significant difference was found between NC and the other groups (P 0.05). Conclusion: Higher flexural strength was shown in 3-unit-fixed dental prosthesis that were 3D printed using a DLP machine with NC material.
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문제 정의
이 논문에서는 DLP방식으로 출력한 3유닛 고정성 보철 형태의 보철물에 관하여 굴곡강도를 측정하여 조사하였다. 이 때에 DLP방식의 프린팅에 사용되는 레진 재료의 종류에 따라서 그 강도가 어떻게 다른지 조사하였다.
이 논문에서는 DLP방식으로 출력한 3유닛 고정성 보철 형태의 보철물에 관하여 굴곡강도를 측정하여 조사하였다. 이 때에 DLP방식의 프린팅에 사용되는 레진 재료의 종류에 따라서 그 강도가 어떻게 다른지 조사하였다.
가설 설정
금속 지그는 3유닛 고정성 보철의 임플란트 지대주를 가정한 형태로 제작하였다. 상단으로 갈수록 직경이 작아지는 원기둥 형태 중 가는 부분은 하악 제2소구치 부분을, 두꺼운 부분은 하악 제2대구치 부분을 나타내며 그 사이에는 제1대구치에 해당하는 공간은 지대주를 생략하여 3유닛 고정성 보철 제작시 폰틱으로 처리할 수 있게 하였다.
제안 방법
이렇게 얻어진 가상의 금속 지그에 ExoCad 소프트웨어를 이용하여 3유닛 고정성 보철을 디자인하였다. 그리고 디자인된 고정성 보철에 VeltzBP 소프트웨어를 이용하여 슬라이싱작업을하고 보철을 DLP 3D 프린터인 DP-150 (Veltz 3D Co.)로 출력했다(Table 2). 출력 시 사용한 재료는 NC, DP-1, DT-1의 세 가지이다.
따라서 본 실험에서는 편의적인 면을 고려하여 0°각도가 아닌 30°각도로 시편을 출력하였다.
본 논문에서는 세 종류의 재료를 사용하여 DLP방식으로 3유닛 고정성 보철 형태의 시편을 프린팅하였다. 이렇게 세 군으로 분류한 시편에 대하여 각각 굴곡강도 테스트를 하여 결과를 얻은 후 비교하였다.
금속 지그 위에 시편을 안착시켰다. 시편에 압입자를 이용하여 힘을 가했다. 압입자의 힘을 가하는 부분은 6 mm 직경의 구 형태이다(Fig.
시편은 금속 지그의 크기에 맞추어 제작했다. 우선, 스캐닝 작업 시 빛의 반사를 막기 위하여 금속 지그에 IPScan-Spray (IP division Co., Hainhausen, Germany)를 도포하였다(Fig. 2A) 그리고 금속 지그를 3D스캐너Identica Hybrid (Medit Co., Seoul, Korea)에 넣고 스캐닝하여 3D 데이터를 얻었다(Fig. 2B). 이렇게 얻어진 가상의 금속 지그에 ExoCad 소프트웨어를 이용하여 3유닛 고정성 보철을 디자인하였다.
본 논문에서는 세 종류의 재료를 사용하여 DLP방식으로 3유닛 고정성 보철 형태의 시편을 프린팅하였다. 이렇게 세 군으로 분류한 시편에 대하여 각각 굴곡강도 테스트를 하여 결과를 얻은 후 비교하였다. 그리하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
2B). 이렇게 얻어진 가상의 금속 지그에 ExoCad 소프트웨어를 이용하여 3유닛 고정성 보철을 디자인하였다. 그리고 디자인된 고정성 보철에 VeltzBP 소프트웨어를 이용하여 슬라이싱작업을하고 보철을 DLP 3D 프린터인 DP-150 (Veltz 3D Co.
이후, 시편에 파절이나 크랙이 발생한 양상을 관찰하였다. 파절이나 크랙이 주로 발생한 위치, 크기 등을 시편 군에 따라 비교하였다.
7 치주조직유도재생술까지도 AM기술을 적용할 수 있는 가능성이 제시되었으며8 교정장치에 적용해 본 연구,9 국소의치의 조직면을 최적화하거나,10 클래스프의 물성을 조사하는 데에11 AM을 이용한 연구도 있다. 코의 재건,12 눈과 두개골의 재건,13하악골의 재건,14 광범위한 중안모의 재건15 등 구강 악안면 전반의 재건에도 AM기술이 적용되었다.
이후, 시편에 파절이나 크랙이 발생한 양상을 관찰하였다. 파절이나 크랙이 주로 발생한 위치, 크기 등을 시편 군에 따라 비교하였다.
대상 데이터
실험을 위한 시편 재료로는 DLP 3D 프린트용 레진을 사용하였다. 레진은 NC (Nextdent Co., Seosterberg, Netherland), DP-1 (Aekyung Chemical Co., Seoul, Korea), DT-1 (Veltz3D Co., Incheon, Korea)의 세 가지 종류를 사용하였다(Table 1).
실험을 위한 시편 재료로는 DLP 3D 프린트용 레진을 사용하였다. 레진은 NC (Nextdent Co.
압입자는 하중을 가하는 부분을 6 mm의 구 형태로 제작하였으며, 기존의 연구를 참조하였다.15 하중을 가하는 방식은 3유닛 고정성 보철의 굴곡강도를 실험할 때에 사용하는 다른 연구들에 나타난 방식을 사용하여 고정성 보철의 중심점에 하중을 가하였다(Fig.
또한 각각의 재료마다 동일한 방식으로 5개씩의 시편을 제작하였다. 제작한 시편은 Denstar-300 (Denstar Co., Daegu, Korea)경화기를 이용하여 경화시켰다. 시편의 규격은 Tinschert 등18의 연구에서 사용한 규격을 참고하여 연결부의 두께, 교합면의 교두와, 와, 측면 및 마진의 두께 등을 결정하였다.
데이터처리
굴곡강도 실험 후 통계분석에 SPSS를 사용하였으며 일원배치 분산분석을 하였고 사후분석으로는 Tukey를 사용하였다. 독립변수는 시편의 종류이며 종속변수는 시편의 굴곡강도이다.
이론/모형
, Daegu, Korea)경화기를 이용하여 경화시켰다. 시편의 규격은 Tinschert 등18의 연구에서 사용한 규격을 참고하여 연결부의 두께, 교합면의 교두와, 와, 측면 및 마진의 두께 등을 결정하였다. 소구치 사이의 연결부는 가로 4 mm에 세로 5 mm 폭으로 하였고, 소구치와 대구치 사이의 연결부는 가로 5.
성능/효과
폴리머, 세라믹, 금속 등 다양한 재료를 사용하여 보철물 제작이 가능하다.5 AM기술로 제작한 임플란트를 식립하고 보철물을 제작한 후 3년 동안 94.5%의 생존률을 확인하기도 했고,6 다공성의 Ti-6AL-4V의 표면 거칠기를 조절하여 조골세포의 생성을 유도하여 임플란트에 AM기술 도입이 가능함을 밝혔다.7 치주조직유도재생술까지도 AM기술을 적용할 수 있는 가능성이 제시되었으며8 교정장치에 적용해 본 연구,9 국소의치의 조직면을 최적화하거나,10 클래스프의 물성을 조사하는 데에11 AM을 이용한 연구도 있다.
반면, DT-1은 모두 완전히 파절되기보다는 결합이 완전히 해체되지 않은 크랙 상태의 파절을 나타내었다. DP-1시편은 NC시편과 DT-1의 중간 정도의 파절상태를 보였는데 결합이 완전히 해체된 경우도 있었고 결합이 완전히 해체되지 않은 크랙상태도 있었다. 그러나 모든 실험군에서 파절은 주로 연결부나 폰틱 부위에서 일어났다(Fig.
굴곡강도는 NC > DP-1 > DT-1으로 나타났으며 사후검정(Tukey HSD)에서는 NC와 다른 군들 사이에 유의한 차이가 있고, DP-1과 DT-1사이에는 차이가 없는 것으로 나타났다.
본 연구에서 파절편이 나뉘어지는 경향은 NC > DP-1 > DT-1 순서로 나타났는데, 굴곡탄성률과 반대의 경향을 나타낸다.
세 군의 시편을 통계적으로 분석했을 때 평균 굴곡강도는 NC > DP-')">1 > DT-1으로 나타났지만 일원배치분산분석 및 사후검정(Tukey HSD)적용 및 P < 0.05에서 유의성을 나타낸다고 보았을 때, NC와 다른 군들 사이에만 유의한 차이가 있고, DP-1과 DT-1사이에는 차이가 없는 것으로 나타났다(Table 3).
실험군 NC군의 굴곡강도는 1119 ± 305 N, 실험군 DP-1군의 굴곡강도는 619 ± 150 N, 실험군 DT-1군의 굴곡강도는 413 ± 65 N으로 나타났다.
파절양상 관찰 시 NC군은 연결부 및 폰틱, 지대치의 크라운 부분 등 여러 부위에서 다수의 파절편이 생성되었지만 DP-1과 DT-1의 경우에는 대체로 연결부나 폰틱에서 완전히 파절되지 않고 크랙만 생성되는 양상을 보였다.
후속연구
굴곡탄성률은 DT-1 > DP-1 > NC 순서이므로 본 연구에서 나타난 굴곡강도의 순서 NC > DP-1 > DT-1와 일치하지 않는다. 그러나 파절 경향성과 연관관계를 좀 더 조사해볼 필요가 있다. 본 연구에서 파절편이 나뉘어지는 경향은 NC > DP-1 > DT-1 순서로 나타났는데, 굴곡탄성률과 반대의 경향을 나타낸다.
본 연구에서는 세 가지 재료들 중에서 NC가 가장 좋은 결과를 나타내고 DP-1과 DT-1사이에는 유의한 차이가 없었지만, DP-1과 DT-1의 제조 방식이 다르기 때문에 비교에 있어서도 추후에 더 많은 수의 시편으로 연구하여 유의한 차이가 있는지 조사할 필요가 있다.
치의학에 적용이 가능한 AM 재료들의 연구에 있어서 물성 외에도 다양한 연구가 추가적으로 이루어져야 한다. 물 흡착도, 물에 대한 용해도, 세포독성 등등 많은 연구가 이루어져야만 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
AM을 이용한 치과 보철물의 제작 이점은?
SM (subtractive manufacturing) 방식으로 보철물을 제작할 경우에는 블록을 절삭하여 보철물을 제작하기 때문에 부산물들이 발생하고 그 부산물들을 폐기해야 하므로 재료의 낭비가 심하다. 반면, AM 방식으로 보철물을 제작할 때에는 필요한 양 만큼만 보철물 제작에 이용되고 나머지 재료는 그대로 다음 보철물 제작에 활용이 가능하다. 또한 SM방식에서는 버의 소모로 인한 비용도 상당한 반면 AM 방식에는 버 등의 소모가 없어서 버에 대한 비용이 절감된다. 뿐만 아니라 SM 방식으로 보철물을 제작할 경우 절삭에 의한 소음이 많이 발생하는 반면 AM 방식으로 제작할 때에는 절삭과정이 없으므로 SM 방식에 비하여 소음이 적게 발생한다.1 그리고 기존의 SM 방식과 마찬가지로 디지털화가 가능하여 인상 채득 및 다양한 기공 과정의 생략이 가능하므로 시간과 비용을 많이 절약할 수 있게 된다.2 또한 AM기술을 사용하면 SM기술보다 정교한 생산물의 제작이 가능한데 SM의 경우 절삭 기구의 움직임에 제약이 있는 반면 AM의 경우에는 그러한 제약이 없기 때문이다.1 AM기술로 제작한 레진 보철물이 임상적으로 용인할 만한 정밀도를 가진다는 연구 결과들도 존재한다.
SM (subtractive manufacturing) 방식으로 보철물 제작시 재료 낭비가 심한 이유는?
AM (additive manufacturing)을 이용한 치과 보철물의 제작은 매우 많은 이점이 있다. SM (subtractive manufacturing) 방식으로 보철물을 제작할 경우에는 블록을 절삭하여 보철물을 제작하기 때문에 부산물들이 발생하고 그 부산물들을 폐기해야 하므로 재료의 낭비가 심하다. 반면, AM 방식으로 보철물을 제작할 때에는 필요한 양 만큼만 보철물 제작에 이용되고 나머지 재료는 그대로 다음 보철물 제작에 활용이 가능하다.
AM기술이 치과 임상에 적용되기 위해선 어떤 것이 필수적인가?
다만, AM기술이 치과 임상에 적용되기 위해서는 AM 기술에 사용하는 재료들의 다양한 성질들에 관한 조사가 필수적이다. 파절강도, 인장강도, 피로강도 등의 물리적인 성질, 제작 시 정밀도, 생체 적합성 등등, 다양한 성질에 관한 연구가 충분히 연구되고 검증되어야 한다.
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