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문제 정의
- 그러나 아직까지 절삭가공방식과 적층가공 방식인 SLA와 DLP 방식으로 제작한 3D 프린터로 제작한 임시 수복용 레진의 정확도 비교 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 임상모형 상에서 디자인한 파일을 기존의 절삭가공 방식과 치과용 DLP 및 SLA 타입의 3D 프린터로 제작한 임시 수복용 레진의 정확도를 평가하고자 한다.
제안 방법
- 2]. 3D 프린터로 출력한 임시 수복용 레진은 UV램프(MP100, Meong Moon Dental Co., Ltd., Daegu, Korea)를 이용하여 P2 모드로 10분 동안 최종 경화를 진행하였다.
- 3차원 정확도 분석을 위한 3차원 데이터 제작을 위해서 하악 우측 제1대구치 지대치의 외면과 각 군별 8개씩, 총 24개의 임시 수복용 레진 내면을 구강 스캐너(TRIOS 3 Basic, 3Shape A/S, Copenhagen, Denmark)로 한 번씩 스캔하였다. 구강 스캐너는 이미지를 촬영하여 병합하는 방식을 사용하기 때문에 이미지 병합의 오차를 줄이기 위해서 지대치의 외면과 임시 수복용 레진 내면의 중앙에서부터 스캔을 시작해서 시계방향으로 진행하였다.
- Zirkonzahn, Neuler, Germany)를 사용하여 PMMA블록(Vipi block PMMA, São Paulo, Brazil)을 임시 수복용 레진으로 8개 제작하였다. 두 번째는, 적층 가공 방식인 DLP 3D 프린터(Veltz 3D, HEPHZIBHA., Incheon, Korea)로 출력조건은 100 ㎛으로 설정하고 전용의 레진용액(DT-1 Temporary Teeth, HEPHZIBHA., Incheon, Korea)을 사용하여 8개의 임시 수복용 레진을 제작하였다. 마지막으로 SLA 3D 프린터(ZS212, DENTIS Co.
- 그러나 아직까지 SLA 및 DLP 프린터로 제작한 임시 수복용 레진의 정확도에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존의 절삭 가공 방식과 치과용 DLP 및 SLA 3D 프린터로 제작된 하악 우측 제1대구치 임시 수복용 레진의 적합도를 3차원 분석을 통해서 비교해 보았다.
- 본 연구는 기존에 많이 활용되는 절삭가공을 이용한 방식과 최근 개발되어 사용되고 있는 적층가공 방식인 3D프린터를 이용하여 임시 수복용 레진을 제작하였으며, 3차원 중첩분석을 토대로 실험 군별 정확도를 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
대상 데이터
- 첫 번째는, 절삭 가공 방식인 CAM장비(Milling Unit M3. Zirkonzahn, Neuler, Germany)를 사용하여 PMMA블록(Vipi block PMMA, São Paulo, Brazil)을 임시 수복용 레진으로 8개 제작하였다. 두 번째는, 적층 가공 방식인 DLP 3D 프린터(Veltz 3D, HEPHZIBHA.
- , Incheon, Korea)을 사용하여 8개의 임시 수복용 레진을 제작하였다. 마지막으로 SLA 3D 프린터(ZS212, DENTIS Co., LTD., Palma, USA)로 출력조건은 100 ㎛으로 설정하고 전용의 레진 용액(ZMD-1000B TEMPORARY, DENTIS Co., LTD., Palma, USA)을 사용하여 8개의 임시 수복용 레진을 제작함으로써, 총 24개의 임시 수복용 레진을 제작하였다[Fig. 2].
- 1]. 인상은 개인 트레이와 고무 인상재(Dublisil, Dreve Dentamid GmbH, Unna, Germany)를 이용하여 채득을 하였고, 채득 된 인상체에 경석고(HI-KOSETON, Marulshi, Fuji, Japan)를 부어서 모형을 제작하였다. 제작된 모형은 s-base(Sbase partial, Bowon dental, Daegu, Korea)를 사용하여 치형가철식 모형으로 제작하였다.
- 임시 수복용 레진의 개수는 G*power 3.1.9.4 program을 이용하였으며, 중간크기의 효과크기인 0.5, 유의수준 0.05, 검정력 95%, F검정을 기준으로 필요한 최소표본 수는 9개로 계산되었으며, 시편 제작의 오차를 고려하여 총 24개의 시편을 제작하였다[20].
데이터처리
- 정확한 중첩과 동일한 경계를 위해서 치경선 아래 불필요한 부분을 제거하고, 지대치와 임시 수복용 레진을 중첩시켜서 Best fit alignment 시켰다. 그 후, Difference images를 통해 3차원 비교를 진행하고, 지대치와 24개의 임시 수복용 레진 사이의 편차를 Root Means Square (RMS) 값으로 계산하였다. RMS 값은 양의 값과 음의 값이 공존하는 측정값에서 사용되는 평균값으로 아래의 계산식을 따른다.
- 데이터를 통해 얻은 임시 수복용 레진의 내면과 지대치 외면의 중첩을 통해 정확도를 평가하기 위해 3차원적 평가 프로그램(Geomagic Verify, Geomagic Gmbh, Stuttgart, Germany)을 사용하였다. 정확한 중첩과 동일한 경계를 위해서 치경선 아래 불필요한 부분을 제거하고, 지대치와 임시 수복용 레진을 중첩시켜서 Best fit alignment 시켰다.
- 작업모형 스캔 데이터를 만들기 위해서 모델 스캐너(3shape E3 scanner, 3shape, Copenhagen, Denmark)를 사용하였다. 스캔이 완료 된 데이터는 디자인 프로그램(EXOCAD 2.2, exocad GmbH, Darmstadt, Germany)을 사용하여 임시 수복용 레진을 디자인하고 30 micron의 시멘트 공간을 부여하였다.
- 0 for windows를 사용하였고, 자료 처리를 위해 사용한 통계분석 방법은 다음과 같다. 정규성 검증인 Kolmogorov-Smirnov and Shapiro-wilk 검정을 실시하였고, PMMA와 DLP 및 SLA 임시 수복용 레진 사이의 유의한 차이를 검정하기 위하여 일원배치 분산분석(One way ANOVA)을 실시하였고, Tukey의 사후분석을 사용하였다. 통계적 판단을 위해서 제1종 오류는 0.
이론/모형
- 본 연구에서 사용한 주 모형은 하악 우측 제1대구치 임상모형을 작업모형으로 사용하였다. 하악 제1대구치는 6세 구치로 영구치 중에서 첫 번째로 맹출 되는 치아이기 때문에 보철물 제작이 제일 많이 이루어지는 치아이다[19].
- 작업모형 스캔 데이터를 만들기 위해서 모델 스캐너(3shape E3 scanner, 3shape, Copenhagen, Denmark)를 사용하였다. 스캔이 완료 된 데이터는 디자인 프로그램(EXOCAD 2.
- 마지막으로 n은 측정 된 포인트의 총수를 나타내며, RMS 값이 낮을수록 3차원 정확도가 높은 것으로 평가한다. 정량적 평가 이외에 정성적 평가를 위해서 color-difference-map을 사용하였다. 임계편차는 ± 100 µm이고, 허용 공차범위(녹색)는 ± 50 µm로 지정하였다.
- 인상은 개인 트레이와 고무 인상재(Dublisil, Dreve Dentamid GmbH, Unna, Germany)를 이용하여 채득을 하였고, 채득 된 인상체에 경석고(HI-KOSETON, Marulshi, Fuji, Japan)를 부어서 모형을 제작하였다. 제작된 모형은 s-base(Sbase partial, Bowon dental, Daegu, Korea)를 사용하여 치형가철식 모형으로 제작하였다.
- 측정의 신뢰도를 높이기 위해 본 연구에서는 3차원 정확도 측정법을 사용하였다. 이 방법은 각각의 데이터 이미지를 중첩하여 출력된 스캔파일의 음영 차이를 형상화하여 나타내는 방법으로, 독일 국립 측정 연구소에서 인증된 방법이다[21].
성능/효과
- 1. 3D 프린터로 제작한 SLA와 DLP의 정확도는 120 ㎛ 미만으로 임상적으로 허용 가능한 결과를 나타내었다.
- 2. Color-difference map 분석 결과 교합면 설측 부위의 좁은 외형 정확도는 DLP와 SLA가 PMMA보다 좋게 나타난 것으로 나타났다.
- 임상적으로 실패한 보철물들의 적합도를 연구한 결과 선행연구에서는 120 ㎛가 임상적 허용 수치라고 제시하였다[25]. 따라서 본 연구에서는 정확도의 기준을 120 ㎛으로 설정하였고, 적층가공 방식으로 제작한 DLP와 SLA 임시 수복용 레진의 정확도 값은 모두 120 ㎛ 미만으로 임상적으로 허용 가능한 것으로 나타났다.
- 지대치에 좁은 각도가 없고 일률적인 형태를 갖추었던 선행연구에 비해 본 연구에서 사용한 지대치는 임상모형으로 밀링 버가 절삭하기에 좁은 외형을 가지고 있었기 때문이다. 또한 SLA 방식이 DLP 방식보다 정확도가 높은 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 3D 프린터의 조형 방식에 따른 차이인 것으로 사료된다.
- 4]에 나타나 있다. 분석 결과, PMMA의 경우 일률적인 지점에서 오차를 보이고 있다. 반면에 DLP나 SLA는 오차 발생 지점이 일률적이지 않게 나타나고 있다.
- 이상의 연구 결과로 SLA와 DLP 3D 프린터로 제작한 임시 수복용 레진의 임상 적용에 대한 긍정적인 효과를 보여주는 결과로 사료된다. 따라서 3D 프린터로 제작한 임시 수복용 레진의 임상 활용도를 높이기 위한 추가 연구가 필요할 것이다.
- 정량적 분석 결과에 따르면 임시 수복용 레진의 정확도는 SLA, PMMA, DLP순으로 나타난 것을 확인할 수 있다. 이는 절삭가공 방식의 적합도가 SLA 방식보다 좋게 나타난 선행연구와는 다른 결과이다[28].
- 정성적 분석 결과를 살펴보면 기존의 절삭가공 방식으로 제작했던 PMMA는 오차가 발생하는 지점이 일률적인데 비해 3D 프린터로 제작한 SLA나 DLP는 PMMA에 비해서 발생하는 오차범위가 다양한 것을 알 수 있으며, 정량적 분석 결과에서도 표준편차 값이 PMMA가 제일 작았던 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 후처리에 의한 차이일 것으로 사료된다.
후속연구
- 또한 시편의 수가 적고 단일의 정확도 평가방법을 사용하였기 때문에 일반화에 한계점을 내포한다. 그럼에도 불구하고 3D프린터로 제작된 임시 수복용 레진의 정확도 비교에 대한 연구가 많지 않고, 본 실험을 통해 적층가공으로 출력된 임시 수복용 레진이 임상적으로 받아들여질 만한 정확도를 나타내었다는데 의의가 있으나, 후속연구의 주안점은 정확도 평가 시 지대치의 측정 부위별로는 정확도에 어떤 차이가 있는지 진행되어야 할 것이다.
- 이상의 연구 결과로 SLA와 DLP 3D 프린터로 제작한 임시 수복용 레진의 임상 적용에 대한 긍정적인 효과를 보여주는 결과로 사료된다. 따라서 3D 프린터로 제작한 임시 수복용 레진의 임상 활용도를 높이기 위한 추가 연구가 필요할 것이다.
- 본 연구의 제한점으로는 3D 프린팅 시 레이저를 조사할 때 각 3D 프린터의 레이저의 세기와 속도에 의해 정밀도 및 강도에 대한 오차율이 발생할 수 있다는 점이다. 또한 시편의 수가 적고 단일의 정확도 평가방법을 사용하였기 때문에 일반화에 한계점을 내포한다. 그럼에도 불구하고 3D프린터로 제작된 임시 수복용 레진의 정확도 비교에 대한 연구가 많지 않고, 본 실험을 통해 적층가공으로 출력된 임시 수복용 레진이 임상적으로 받아들여질 만한 정확도를 나타내었다는데 의의가 있으나, 후속연구의 주안점은 정확도 평가 시 지대치의 측정 부위별로는 정확도에 어떤 차이가 있는지 진행되어야 할 것이다.
- 본 연구의 제한점으로는 3D 프린팅 시 레이저를 조사할 때 각 3D 프린터의 레이저의 세기와 속도에 의해 정밀도 및 강도에 대한 오차율이 발생할 수 있다는 점이다. 또한 시편의 수가 적고 단일의 정확도 평가방법을 사용하였기 때문에 일반화에 한계점을 내포한다.
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