[논문]치과용 스캐너의 광원에 따른 디지털 모형의 정확도 비교연구

김재홍; 이정수; 심정석

doi:10.14347/kadt.2017.39.4.277

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Purpose: The purpose of this study was to evaluate the validity of digital models fabricated by difference optical source of non-contact 3D dental scanner. Methods: A master model with the prepared upper full arch tooth was used. Stone model(N=10) were produced from master model, and on the other ha...

Purpose: The purpose of this study was to evaluate the validity of digital models fabricated by difference optical source of non-contact 3D dental scanner. Methods: A master model with the prepared upper full arch tooth was used. Stone model(N=10) were produced from master model, and on the other hands, digital models were made with the 3D dental scanner(Blue, white, red optical source). The linear distance between the reference points were measured and analyzed on the Delcam $Copycad^{(R)}$ graphic software. The results were statistically analyzed using the one-way ANOVA and Tukey's HSD test(${\alpha}=0.05$). Results: There were considerable differences in mean values between optical source within each color(blue, white, red), and this difference was not statistically significant(p>0.05). Conclusion : Three different color of dental scanner optical source showed clinically acceptable accuracies of full arch digital model produced by them. Besides, these results will have to be confirmed in further clinical studies.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 색상이 다른 3종의 광원의 치과용 스캐너로 디지털 모형으로 채득한 후 분할된 X, Y축의 계측지점을 전용 소프트웨어를 이용하여 선계측 결과를 통해 디지털모형의 체적 안정성에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 주 모형의 계측값과 비교하였을 때 모든 실험군의 석고모형은 모든 축에서 작게 계측되어지는 경향을 보였다(Table 2).
본 연구는 현재 임상에서 널리 사용되고 있는 색상이 다른 광원을 지닌 치과용 스캐너로 채득된 디지털 모형의 정확도를 비교평가하기 위해 가상의 2축으로 분할하여 지정된 계측지점의 계측 값을 통해 평가하였다. 그 결과 실험군 모두 통계적으로 적정한 수준의 정확성을 나타내었으며(p>0.
이에 본 연구는 기존의 방식으로 제작한 석고 모형과 이를 치과용 스캐너의 다양한 종류의 광원으로 채득된3차원 디지털 모형의 계측치를 디지털 밀림자(digitalcaliper)로 계측한 결과와 비교 검정하여, 치과용 스캐너의 광원에 따른 3차원 디지털 모형의 정확도를 비교 평가하기 위함이다.

제안 방법

계측지점은 한 모형에서 4개의 측정지점을 지정하여 각각의 치아간격을 측정하였으며 측정도구는 digital vernier calipers(CD-20PSX; Mitutoyo Corp,Japan)를 사용하였다. 계측지점의 부분을 정확하게 분석하기 위해 stone model을 surveyor table에 고정하여서 측정하였다.
디지털 모형으로 전환하기 위해 서로 다른 광원의 치과용 스캐너를 이용하여 각각 10개의 모형을 스캔하였다(Table 1). 구동 테이블 위에 모형을 위치시킨 후 전 악(full arch)의 스캔 선택을 설정하여 스캔을 시작하였다.

대상 데이터

아크릴릭 구강모형(500B-1, Nissin Dental Product,Japan)을 기준 모델로 선정하였다. 결손치가 없고 보철물 제작을 위한 지대치가 형성되지 않은 이상적인 치열이기에 환자들의 모형과는 상이할 수 있으나 스캐닝 과정과 복제 모형 제작과정에서 발생할 수 있는 오차를 최대한 줄이기 위해 선정하였다(Fig.
전악 모형의 정확도와 신뢰도를 평가하기 위해 Creed 등(2011)의 연구에서 사용한 계측지점을 참고하여 총 4곳의 측정지점을 선정하였다. 상악 좌측 견치 교두정을‘a’ point로 상악 우측 견치 교두정을 ‘b’ point로 상악좌측 제1대구치 근심협측 교두정을 ‘c’ point로 상악 우측 제1대구치 근심협측 교두정을 ‘d’ point로 정의하였다.

데이터처리

대상 표본의 모집단이 정규분포하고, 세 집단의 분산이 동질적인 것으로 평가되었으므로 일원분산분석(One-way ANOVA)의 통계기법을 사용하여 결과값 차이의 유의성을 검정하였다. 검정 후 각 군 사이의 통계적 차이를 비교하기 위하여 Tukey 다중범위검정법(Tukey-HSD test)을 사용하였고, 제 1종 오류의 수준은 0.05로 하였다.
USA)을 이용하였으며, 3종의 광원의 종류에 따른 디지털 모형의 측정값 결과는 평균과 표준편차로 보고되었다. 대상 표본의 모집단이 정규분포하고, 세 집단의 분산이 동질적인 것으로 평가되었으므로 일원분산분석(One-way ANOVA)의 통계기법을 사용하여 결과값 차이의 유의성을 검정하였다. 검정 후 각 군 사이의 통계적 차이를 비교하기 위하여 Tukey 다중범위검정법(Tukey-HSD test)을 사용하였고, 제 1종 오류의 수준은 0.
주 모형과 다른 방식의 스캐너로 채득된 각 실험군은 X, Y축으로 나누어 계측지점간의 거리를 측정하여 평균과 표준편차로 나타내었다(Table 2). 주 모형과 비교하였을 때 두 실험군 모두 X, Y축의 모든 계측지점에서 작게 계측되었는데 BLUE군, WHITE군, RED군의 순서로 작아지는 경향을 띄었으며 RED군이 주 모형과의 측정값과 가장 큰 차이를 나타내었다.
치과용 스캐너를 통해 채득된 데이터는 Delcam Copycad^Ⓡ(Delcam plc, UK)를 사용하여 지정된 각 계측지점의 좌표를 중심으로 직선거리를 측정하였다. 측정전용 소프트웨어 내 메뉴의 ‘Linear measurement’를 선택하여 디지털 모형에 좌표를 지정한 후 거리를 계산하여 측정값을 도출하였다.

이론/모형

기성 트레이를 사용하여 two-step technique으로vinyl polysiloxane-based material(Examix^Ⓡ, GC Industrial Corp, Japan) 인상재를 사용하여 10개의 인상을 채득하였다. 제조사의 지시에 의거하여 작업시간을 최대 5분으로 준수하였고, 주 모형으로 인해 인상재의 변형을 최소화하기 위해 일정한 방향으로 삽입한 후 철거하였다.

후속연구

따라서 본 실험 결과의 일반화에는 일정정도의 한계를 내포한다. 추가적으로 더욱 객관적이며 정확한 측정도구를 사용한 실험이 필요하다 사료되며, 실제 임상에서 사용하는 치과 모형에 대한 연구가 뒷받침 되어야 할 것으로 생각된다.
이와 같은 결과로 비추어 볼 때 전통적인 석고모형과 일치하는 디지털 모형을 재현하기 위해서는 치과용 스캐너의 정밀성이 개선되어야 할 것으로 보인다. 치과 보철물을 제작하는데 있어서 CAD/CAM의 비중이 더욱 높아질 것은 자명하기 때문에 추후 많은 연구를 통하여 개선이 된다면 정밀도가 높은 3차원 디지털 모형의 제작이 가능할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	백색광이란?	그 중 치과영역에서 가장 널리 쓰이는 스캐너에는 백색광, 청색광, 적색광이 주로 사용된다. 백색광이란 수많은 색의 빛으로 구성되어 있는 광원이다. 백색광을 프리즘에 통과시키면 여러 가지 광원으로 분리되는데 이때 분리되는 단색광이 청색광과 적색광이다.
	치과용 CAD/CAM system 발전이 치과 기공에 가져오게 된 장점은?	인상채득 후에도 환경에 의한 변형, Stone model의 제작 반복에 의한 변형, 모형재의 팽창, 보관상의 문제 등이 생길 수 가있다(Christensen, 2005). 반면 dental CAD/CAM system은 기본적으로 환자의 인상을 채득 후 모형을 제작하여 치과용 스캐너를 통해 모형을 디지털화 한 후 컴퓨터를 활용하여 고정성, 가철성 치과보철물을 제작할 수 있으며, 또한 구강 광학 스캐너를 사용하면 환자의 구강에 트레이를 사용하여 음형을 만들지 않고도 컴퓨터를 통하여 디지털화 된 모형을 만드는 것이 가능하다(Birmbaum et al, 2008).
	3차원 스캐너의 도입으로 가져온 변화는 어떤 것들이 있는가?	3차원 스캐너로부터 얻어진 형상 정보는 다양한 산업군에 필요한 역설계(Reverse engineering)나 품질 관리(Quality inspection)분야에 적극적으로 활용되고 있으며, 현재 기술에 발달로 치과기공업무에도 널리 쓰이게 되었고, 치과 CAD/CAM, 3D printer 기반의 치과용 스캐너는 3차원적인 형상의 획득과 분석까지 용이하게 되었다. 게다가 측정 데이터는 컴퓨터를 이용하여 3차원 그래픽으로 구현이 가능해 이를 통해서 작업 모형을 따로 보관할 필요가 없어지고 정확한 데이터를 통해 더 정밀한 보철물 제작에 용이해졌다(Persson et al, 1995).

참고문헌 (16)

Birmbaum NS, Aaronson HB. Dental impressions using 3D digital scanners: virtual becomes reality. Compend Contin Educ Dent, 29(8), 494-505, 2008.

상세보기
Christensen GJ. Impressions are changing: deciding on conventional, digital or digital plus in-office milling. J Am Dent Assoc, 140(10), 1301-1304, 2009.
Creed B, Chung HK, Jeryl DE, James JX, Lee A. Comparison of the accuracy of linear measurement obtained from cone beam computerized tomography images and digital models. Semin Orthod, 17(2), 49-56, 2011.
Delong R, Heinzen M, Hodges JS, Ko CC, Douglas WH. Accuracy of a system for creating 3D computer models of dental arches. J Dent Res, 90, 434-440, 2003.
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Kim JH, Kim KB, Kim WC, Kim JH, Kim HY. Accuracy and precision of polyurethane dental arch models fabricated using a three-dimensional subtractive rapid prototyping method with an intraoral scanning technique. Korean J Orthod, 44, 69-76, 2014.
Lee KT, Kim JH, Kim WC, Kim JH. Three-dimensional evaluation on the repeatabillty and reproducibility of dental scanner-based digital models. J Korean Acad Dent Tech, 34, 213-220, 2012.
Luthardt RG, Kuhmstedt P, Walter MH. A new method for the computer-aided evaluation of three-dimensional changes in gypsum materials. Dent Mater, 19, 19-24, 2003.

상세보기
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Persson M, Andersson M, Bergman B. The accuracy of a high-precision digitizer for CAD/CAM crowns. J Prosthet Dent. 74, 223-229, 1995.
Raberin M, Laumon B, Martin J, Brunner F. Dimensions and form of dental arches in subjects with normal occlusions. Am J Orthod Dentofac Orthop, 104, 67-72, 1993.

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Santoro M, Galkin S, Teredesai M, Nicolay OF, Cangialosi TJ. Comparison of measurements made on digital and plaster models. Am J Orthod Dentofac Orthop, 124, 101-105, 2003.

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