[논문]임플란트 가이드 수술시 고려사항

김현동

doi:10.15522/jkaed.2019.28.1.4

임플란트 가이드 수술시 고려사항
Consideration of computer-guided implant surgery 원문보기

Journal of the Korean Academy of Esthetic Dentistry = 대한심미치과학회지, v.28 no.1, 2019년, pp.4 - 17

김현동 (서울스마트치과의원)

초록
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우리나라 치과의 CBCT 보급률은 세계적으로 높은 편으로, 최근 1만대 보급을 돌파하고 있는 것으로 파악된다. 또한 최근 각 치과 제조업체마다 DLP방식의 In-House방식의 3D 프린터 보급률 또한 가파르게 상승하고 있다. 이에 맞춰 최근 개원가에서 CBCT와 구강 스캔 정보를 이용한 컴퓨터 가이드 임플란트 수술의 활용도가 증가하고 있는 상황이다. 현재 컴퓨터 가이드를 이용한 임플란트 수술 방법에 대해 문헌상 고찰을 통해 리뷰해보고, 또한 정확성 및 신뢰성이 보장되는 가이드 수술을 위한 고려사항에 대해 정리해보고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Nowadays, Cone-Beam CT is widely supplied in dental clinics, the distribution rate in south korea is highly ranked worldwidely. Recently, The number of Cone-Beam CTs reached 10 thousands according to national healthcare system report. Also, dental manufacturers released many kinds of In-house 3D digital printers, the distribution rate of which rises rapidly in dental clinics. Accordingly, using Cone-Beam CT data and Intraloral scan data, the application of implant guide surgery is widespread in a unit of private clinic. Through the previous articles, the latest methods of computer-guided implant surgery are reviewed, and also the considerations for precise and reliable guide surgery are summarized.

주제어

표/그림 (17)

표 Table 1. 임플란트 가이드 수술 워크플로우
그림 Fig. 1. (A) 스톤모델을 환자의 구강위치와 동일하게 스폰지위에 위치시키고 CBCT를 촬영 (B) 동일한 스톤모델을 모델스캐너로 스캔
그림 Fig. 2. (A) 스톤모델의 최대풍융부 위치를 기준으로 삼은 모습 (B) CBCT DICOM의 변환 파일과 모델 스캔 파일의 차이를 모식도로 나타냄(나지연 et al., 2017)
그림 Fig. 3. 보정 Phantom을 촬영하기 위해 CBCT상에 위치시킨 모습(Park et al., 2017)
그림 Fig. 4. 보정 Phantom의 구성과 제원, 방사선 불투과성 물질의 다양한 체적 및 형상(Park et al., 2017)
그림 Fig. 5. 제조사별 스톤모델 CBCT 스캔시에 기하하적 정확성의 평균치 비교 Box-plot
그림 Fig. 6. (A) significant motion artifact (B) significant metal artifact
그림 Fig. 7. (A) 무치악 부위 말단에 anchor microscrew를 식립한 상태 (B) 구강스캔에 적합 및 정합에 적합한 형태를 지닌 캡을 부착한 모습
그림 Fig. 8. (A) 가이드 디자인 프로그램 상에서 SAM 마커를 기준으로 이용하여 정합한 모습 (B) 가이드 고정시에 SAM 마커에 상부구조를 연결하여 고정하여 수술하는 모습
그림 Fig. 9. (A) 다수의 중고밀도 보철물을 가지고 있는 환자의 구강 파노라마 (B) 방사선 불투과성 마커를 부착한 구강 내 위치가능한 트레이 제작 형태
그림 Fig. 10. (A) 트레이의 마커를 매개하여 구강 스톤 모델과 정합하는 과정 (B) 트레이에 관한 스캔 데이터를 지우고 구강내 스톤모델의 STL과 CBCT 정보만을 마커로 매개하여 정합한 결과물
그림 Fig. 11. 치과내에서 사용되는 다양한 재료의 방사선 불투과성 비교(Control : metal rod)
그림 Fig. 12. Sleeve가 있는 경우와 그렇지 않은 경우의 식립 오차에 대한 연구 결과(Suriyan, Sarinnaphakorn, Deeb, & Bencharit, 2019)
그림 Fig. 13. (A) 가이드홀에 드릴을 위치시키고 유격에 따른 Degree of Divergence를 측정 (B) 제작 출력된 가이드와 구강 스톤 모델간의 내면 적합도 차이를 실리콘 재료로 인기하여 두께를 측정
그림 Fig. 14. (왼쪽) 3D 프린터 종류로 제작된 서지컬 템플릿의 모델 내 적합 정도 차이 (오른쪽) 가이드홀의 공차 평균 차이
그림 Fig. 15. (A) 드릴 삭제날의 수치를 변수로 두어 다양한 형상의 드릴을 디자인 (B) 각 형상 디자인별로 골 드릴링 시에 온도 변화에 대한 box plot
그림 Fig. 16. 트레핀형태의 가이드 드릴

AI 본문요약
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문제 정의

이러한 오차를 발생시킬 수 있는 요인들을 앞서 가이드 수술 단계별로 살펴보았다. 또한 이러한 오차를 극복하는 방법에 대해 제안한 선행 연구들을 통해 오차를 극복하기 위한 가이드 수술시 전략들에 대해 정리해볼 수 있었다. 가이드 수술을 통해 수술의 편리성이 증대된 것이 사실이지만, 시술 과정에서 발생할 수 있는 오차의 여부 및 원인에 대해 술자가 인지하지 못하고 이를 맹신만 한다면 좋은 시술 결과로 이어질 수 없음은 자명하다 하겠다.
술자가 치과에 보유한 CBCT가 기하하적 정확성을 가지고 있는지에 대해 검증해볼 수 있는 여러방법들 중 두가지를 소개해보고자 한다.
그러나 앞에서 기술한 CBCT 상에 다양한 artifact를 형성시키는 중고밀도를 나타내는 구강 내에 보철물이 다수 존재하거나, 조직의 경계가 방사선 불투과성으로 구분되기 어려운 연조직이 넓은 무치악에서는 이러한 정합과정의 정확성을 담보할만한 명확한 참고점이 모호한 편이다. 이러한 조건의 경우 특별한 전략을 이용하여 정합과정을 명확히 진행한 선행논문의 사례들을 살펴본다.
임플란트 가이드 수술을 정확하고 안전하게 진행하기 위해서는 가이드 디자인부터 가이드 수술 과정까지 각 단계별의 과정들이 정확하고 빈틈없이 진행되어야 한다. 이와 관련하여 각 준비단계 에서 에러를 유발할 수 있는 요소들을 최소화하는 고려사항에 대해 기존 보고된 선행 문헌 리뷰를 통해 정리하고 고찰해 보도록 하겠다.

제안 방법

CBCT촬영시 Artifact를 발생시키는 중고밀도 보철물을 많이 가지고 있는 환자의 경우 CBCT 촬영 결과 영상에서 보철물의 경계가 불명확해지는 특성으로 인하여 구강 스캔 정보와 정합 과정이 매우 부정확해지게 된다. 본 선행 증례에서는 구강 내 위치시킬 수 있는 트레이에 방사선 불투과성 마커를 부착하여 CBCT촬영시에 실리콘 인상재를 내면에 담아 환자의 구강내에서 경화시킨 후 그대로 함꼐 촬영한다. Fig 10의 그림에서와 같이 트레이가 중간 중첩 매개체로서의 역할을 수행하여 보철물의 경계가 아닌 마커의 지표를 이용하여 정합함으로서 CBCT의 한계성을 우회하여 과정을 진행하는 장점이 있다.
슬리브없이 레진을 이용하여 3D 프린터방식으로 가이드를 출력하는 경우 가이드홀의 가공 오차 정도와 구강내의 내면적합도를 비교 연구하였다. (K.
9도(모델) 정도의 오차를 나타낸다. 이러한 오차를 발생시킬 수 있는 요인들을 앞서 가이드 수술 단계별로 살펴보았다. 또한 이러한 오차를 극복하는 방법에 대해 제안한 선행 연구들을 통해 오차를 극복하기 위한 가이드 수술시 전략들에 대해 정리해볼 수 있었다.

성능/효과

1) 스톤모델을 촬영한 CBCT정보를 DICOM file을 STL file로 변환한 정보와 스톤모델을 탁상용 모델스캐너로 스캔한 STL을 정합하여 비교하는 방법이 있다.
Tefron-PFA는 maxtix내에 각각 요소의 중심으로부터의 거리가 30mm를 갖도록 배치되어 있다. 다양한 촬영조건(관전압, 관전류)을 변수로 두고 촬영된 정보를 비교해보면 각 클리닉 환경에서의 최적 촬영 조건을 찾아낼 수 있는데, 연구논문에서는 관전압의 변화가 관전류의 변화보다 정확성에 있어 유의미한 결과를 나타내었다. 실험 결과는 높은 관전압에서의 촬영조건 상의 기하하적 왜곡 정도가 덜함을 보고하고 있다.
제작오차의 감소는 환자의 구강내에서 수술가이드의 적합도가 매우 좋은 것에서 확인할 수 있다. 본연구의 결과는 석고모형없이 직접구강내디지털스캔을 사용하여 제작된 수술가이드로 임플란트를 시술할경우 계획한 임플란트 식립위치와 방향으로높은정확도를 가지고 임플란트를 식립할수 있음을 보여주었다. (Jamjoom, Kim, McGlumphy, Lee, & Yilmaz, 2018; Jeong et al.
실리콘 소재의 재료는 Fig 11에서와 같이 방사선 불투과성 정도가 약하여 마커로서의 활용도는 좀 부족하다고 볼수 있다. 음영을 파서 채우는 형태라면 GuttaPercha를 활용하는 것이 적합할 것이고, 외형에 붙이는 형태라면 Luxatemp재료가 적합한 재료임을 확인할수 있다.

후속연구

이러한 artifact들은 적절한 상 재구성 알고리즘을 통해 극복되기도 하나 하드웨어적인 특성을 가지고 있기도 하다. 다음의 열거사항들은 차후 소프트웨어 또는 하드웨어적인 CBCT의 한계성을 극복하기 위한 향후 최적화를 위한 아이디어들이다(Jain et al., 2019) 향후 CBCT를 선택함에 있어서 이러한 아이디어들이 반영된 요소임을 고려하여 선택 구매할 필요가 있을 것이다.
, 2011)에서는 Fig 15에서의 도표애서와 같이 드릴링 시작점 부위에서 삭제날과 골의 접촉 깊이와 면적이 좁을수록 발열의 정도가 적었다. 따라서 삭제 효율성을 살리면서 골과의 접촉을 최소화할 수 있는 디자인 또한 가이드 서저리에서 과열로 인한 bone injury를 예방할 수 있을 것이다. 또한 이는 드릴과 골의 접촉시간 또한 최소화하는 것이 필요한 것으로 항상 가이드 서저리시에 드릴을 펌핑하는 액션으로 움직이는 동작이 매우 중요한 것을 시사하고 있다고 하겠다.
(Sener, Dergin, Gursoy, Kelesoglu, & Slih, 2009) 가이드 시스템에서 드릴링 홀 주변에 주수가 용이하게 진입할 수 있는 별도의 슬롯을 형성하는 경우가 이러한 우려를 방지할 수 있다. 또한 사용되는 가이드 드릴의 디자인 또한 중요하게 고려되어야 할 것이다.
가이드 수술을 통해 수술의 편리성이 증대된 것이 사실이지만, 시술 과정에서 발생할 수 있는 오차의 여부 및 원인에 대해 술자가 인지하지 못하고 이를 맹신만 한다면 좋은 시술 결과로 이어질 수 없음은 자명하다 하겠다. 앞으로도 많은 기술적인 발전을 통해 가이드 수술이 한단계 더 진일보할것을 기대해본다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	CBCT의 특징은 무엇인가?	CBCT는 기존의 Fan-beam을 이용한 CT와 비교하여 적은 선량과 빠른 촬영 시간을 장점으로 갖지만 장비의 한계성으로 인해 다양한 artifact를 발생시킬 수 있는 특성을 가지고 있다. 다양한 artifact 요소를 이해하고 이를 데이터 정합과정에 반영하여 전략을 세울 필요가 있다.
	full digital 방법의 장점은 무엇인가?	선행 연구에 따르면, 인상재와 석고모형을 사용하지 않고 full digital 방법으로 수술가이드를 제작할 경우, 인상재와 석고가 굳어지는 과정에서 오는 변형으로 인한 오차가 없고 그리고 방사선가이드의 제작과정에서 발생하는 오차가 없다. 제작오차의 감소는 환자의 구강내에서 수술가이드의 적합도가 매우 좋은 것에서 확인할 수 있다.
	오차를 극복하기 위한 가이드 수술시 주의해야할 사항은 무엇인가?	또한 이러한 오차를 극복하는 방법에 대해 제안한 선행 연구들을 통해 오차를 극복하기 위한 가이드 수술시 전략들에 대해 정리해볼 수 있었다. 가이드 수술을 통해 수술의 편리성이 증대된 것이 사실이지만, 시술 과정에서 발생할 수 있는 오차의 여부 및 원인에 대해 술자가 인지하지 못하고 이를 맹신만 한다면 좋은 시술 결과로 이어질 수 없음은 자명하다 하겠다. 앞으로도 많은 기술적인 발전을 통해 가이드 수술이 한단계 더 진일보할것을 기대해본다.

참고문헌 (16)

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Park, C.-W., Kim, J.-h., Seo, Y.-K., Lee, S.-R., Kang, J.-H., Oh, S.-H., . . . Hwang, E.-H. (2017). Volumetric accuracy of cone-beam computed tomography. Imaging Sci Dent, 47(3), 165-174. Retrieved from http://synapse. koreamed.org/DOIx.php?id10.5624%2Fisd.2017.47.3.165

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Sener, B. C., Dergin, G., Gursoy, B., Kelesoglu, E., & Slih, I. (2009). Effects of irrigation temperature on heat control in vitro at different drilling depths. Clin Oral Implants Res, 20(3), 294-298. doi:10.1111/j.1600-0501.2008.01643.x

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Spin-Neto, R., Matzen, L. H., Schropp, L., Gotfredsen, E., & Wenzel, A. (2017). Detection of patient movement during CBCT examination using video observation compared with an accelerometer-gyroscope tracking system. Dentomaxillofac Radiol, 46(2), 20160289. doi:10.1259/dmfr.20160289

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Suriyan, N., Sarinnaphakorn, L., Deeb, G. R., & Bencharit, S. (2019). Trephination-based, guided surgical implant placement: A？clinical study. Journal of Prosthetic Dentistry, 121(3), 411-416. doi:10.1016/j.prosdent.2018.06.004

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나지연, 차정열, 한상선, 황재준, 우창우, & 정호걸. (2017). 콘빔시티 촬영 프로토콜에 따른 DICOM 파일의 STL 변환 디지털 모델의 정확도 비교. [Comparative Accuracy of STL Conversion Digital Model of DICOM Files according to CBCT Scanning Protocols]. Journal of Korean Academy of Advanced General Dentistry, 6, 1-7. Retrieved from https://ir.ymlib.yonsei.ac.kr/handle/22282913/153720

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박지만, & 심준성. (2018). 컴퓨터-보조 임플란트 수술에 대한 고찰: 네비게이션 수술 시스템 vs. 컴퓨터가이드 임플란트 템플릿 vs. 수술 로봇. [Review of Computer-assisted Implant Surgeries: Navigation Surgery System vs. Computer-guided Implant Template vs. Robot]. Implantology, 22(1), 50-58. doi:10.12972/implantology.20180005

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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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