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문제 정의
- 28,29 이와 같은 이유로 in vitro 실험이 주로 선호되고 있으며,28,29 본 연구에서도 in vitro 실험을 통해 임시 수복용 재료의 마모도를 평가하고자 하였다. 한편, 본 연구의 대합치로는 법랑질의 표면경도와 유사한 steatite를 사용하였으며,30 3D 프린팅을 기술을 이용하여 임시 수복용 재료를 평가한 기존 연구에서 100 μm 적층 두께가가장 뛰어난 최대 응력 값을 가진다고 보고함에 따라 본 연구에서도 100 μm를 적층 두께로 설정하였다.
- 24-27 또한 최근 국외 기술이 아닌 국내 기술로 개발된 3D 프린터 및 치과용재료와 대합치와의 마모도를 비교한 연구는 전무하다. 이에 본연구에서는 최근 국내 기술로 개발된 3D 프린팅된 임시 수복용레진을 기존의 절삭 가공법 및 전통적인 방법에 따른 임시 수복용 레진들의 마모양상을 비교 평가해보고자 하였다.
제안 방법
- 31 본 실험은 이전 연구에서 사용된 49 N의 힘을 저작력으로 설정하였고 저작운동과 동시에 인공적인 aging효과와 마모 잔여물들이 시편에 잔류되는 것을 막기 위하여 열순환(5°C/55°C)을 시행하였다.22 평균적으로 사람의 저작운동은 1년에 240,000 - 250,000회 시행하고 임시 보철물의 사용기간을 평균적으로 한달 반 정도라고 가정함에 따라, 본 연구에서는 임상적으로 한달 반에 해당하는 30,000회의 저작운동을 시행하였다.32
- 한편, 본 연구의 대합치로는 법랑질의 표면경도와 유사한 steatite를 사용하였으며,30 3D 프린팅을 기술을 이용하여 임시 수복용 재료를 평가한 기존 연구에서 100 μm 적층 두께가가장 뛰어난 최대 응력 값을 가진다고 보고함에 따라 본 연구에서도 100 μm를 적층 두께로 설정하였다.26 마모도 시험을 위하여 2축으로 움직이는 chewing simulator를 이용하였으며 two-body마모 실험으로 진행되었다. Two-body 마모 시험은 내마모성을 실험하는데 보편적으로 이용되며 치아와 대합되는 시편을 직접적으로 접촉시켜서 진행되는 마모실험이다.
- 31 본 실험은 이전 연구에서 사용된 49 N의 힘을 저작력으로 설정하였고 저작운동과 동시에 인공적인 aging효과와 마모 잔여물들이 시편에 잔류되는 것을 막기 위하여 열순환(5°C/55°C)을 시행하였다.
- 마모 전후의 STL파일을 CAD software (Exocad DentalCAD, Exocad GmbH, Darmstadt, Germany)에서 중첩하여 동일한 좌표값을 가지도록 설정하였다. CAD software (Fusion 360, Autodesk, San Rafael, CA, USA)를 이용하여 동일한 좌표값을 가지는 마모 전후의 STL파일을 불러온 후, 부피측정이 가능한 solid 파일로 변환하였다. 마모된 부위만을 section하여 마모량을 측정하였다 (Fig.
- 포매된 시편은 #600, #1000 실리콘 카바이드 종이를 이용해서 순차적으로 연마하였다. Steatite 시편과 동일하게 추후 중첩 시 필요한 레퍼런스 포인트를 각 수복용 레진 시편에 형성하였다 (Fig. 1).
- 마모도 시험 전 시편의 Standard Triangulated Language (STL)파일을 얻기 위해 3D 스캐너(MD-ID200, MEDIT, Seoul, Korea)를 이용하여 포매한 시편을 스캔하였다. 마모 실험을 위하여 수평, 수직 운동이 가능한 저작 재현 시험기(Dual-Axis Chewing Simulator, Taewon tech, Incheon, Korea)를 사용하였으며, 상부에는 steatite 시편, 하부에는 수복용 레진 시편을 전용의 jig에 고정하였다 (Fig. 2). 수평운동 5 mm, 수직운동 2 mm, 수직하중은 49 N, 왕복운동 빈도는 0.
- 마모도 시험 후, 수복용 레진 시편의 STL파일을 얻기 위하여 마모 전과 동일하게 3D 스캐너를 이용하여 시편을 스캔하였다. 마모 전후의 STL파일을 CAD software (Exocad DentalCAD, Exocad GmbH, Darmstadt, Germany)에서 중첩하여 동일한 좌표값을 가지도록 설정하였다. CAD software (Fusion 360, Autodesk, San Rafael, CA, USA)를 이용하여 동일한 좌표값을 가지는 마모 전후의 STL파일을 불러온 후, 부피측정이 가능한 solid 파일로 변환하였다.
- 마모도 시험 전 시편의 Standard Triangulated Language (STL)파일을 얻기 위해 3D 스캐너(MD-ID200, MEDIT, Seoul, Korea)를 이용하여 포매한 시편을 스캔하였다. 마모 실험을 위하여 수평, 수직 운동이 가능한 저작 재현 시험기(Dual-Axis Chewing Simulator, Taewon tech, Incheon, Korea)를 사용하였으며, 상부에는 steatite 시편, 하부에는 수복용 레진 시편을 전용의 jig에 고정하였다 (Fig.
- 마모도 시험 후, 수복용 레진 시편의 STL파일을 얻기 위하여 마모 전과 동일하게 3D 스캐너를 이용하여 시편을 스캔하였다. 마모 전후의 STL파일을 CAD software (Exocad DentalCAD, Exocad GmbH, Darmstadt, Germany)에서 중첩하여 동일한 좌표값을 가지도록 설정하였다.
- CAD software (Fusion 360, Autodesk, San Rafael, CA, USA)를 이용하여 동일한 좌표값을 가지는 마모 전후의 STL파일을 불러온 후, 부피측정이 가능한 solid 파일로 변환하였다. 마모된 부위만을 section하여 마모량을 측정하였다 (Fig. 3).
- 수복용 레진 시편을 제작하기 위하여 CAD software로 11 ×11 × 13 mm의 직육면체를 디자인하였다.
- 2). 수평운동 5 mm, 수직운동 2 mm, 수직하중은 49 N, 왕복운동 빈도는 0.8 Hz로 설정하고 5℃/55℃ 조건에서 60초간격으로 열순환 처리하였으며, 총 30,000회 시행하였다.
- 시편 제작을 위하여 먼저 CAD software (ThinkerCAD, Autodesk, San Francisco, CA, USA)로 지름 3 mm, 높이 7 mm의 첨단 부위가 둥근 원뿔형을 디자인하고, steatite 블록을 밀링하였다. 밀링한 블록을 소환로(DuoTron Pro, B&D Dental Technologies, West Valley City, UT, USA)에서 소결하여 최종 완성하였으며, 총 20개의 시편을 제작하였다.
- 전송한 디자인된 파일을 3D 프린터로 전송한 후, 적층 각도와 층 두께를 각각 0°와 100 μm로 설정하였다.
- 제작이 완료된 시편들은 프린터의 플랫폼에서 제거하고 전용의 알코올과 초음파세척기에서 30초간 세척한 후, 광중합기(DENSTAR-300, DENSTAR, Daegu, Korea; Probocure, Dio, Busan, Korea)에 넣어서 최종 경화시켰다. 절삭 가공법에 의한 시편 제작을 위해 먼저 디자인한 파일을 computer-aided manufacturing (CAM) software (hyperDENT, FOLLOW-ME! Technology GmbH, Munich, Germany)로 전송하고 공구경로를 설정하였으며, milling machine으로 PMMA 블록을 밀링하였다. 전통적인 방법을 이용한 시편 제작은 11 × 11 × 13 mm의 실리콘 몰드에 자가중합형 PMMA를 채워 넣음으로써 완성하였다.
- 제작방법에 따라 총 4개의 군으로 분류하고 다음과 같이 명명하였으며 대합치로는 steatite (Yamamoto trading Co., LTD.,Osaka, Japan)을 사용하였다 (Table 1). S3P군: SLA 3D 프린터(ZENITH U, Dentis, Daegu, Korea)와 광경화성 수지(ZMD1000B TEMPORARY, Dentis, Daegu, Korea)로 제작한 군, D3P군: DLP 3D 프린터(DIO PROBO, DIO, Busan, Korea)와광경화성 수지(3DCNB-50, DIO, Busan, Korea)로 제작한 군, MIL군: Milling machine (ARUM 4X-100, DOOWON ID, Daejeon, Korea)과 밀링용 polymethyl methacrylates (PMMA) 블록(Tian Shwu Co.
- 한편, 본 연구의 대합치로는 법랑질의 표면경도와 유사한 steatite를 사용하였으며,30 3D 프린팅을 기술을 이용하여 임시 수복용 재료를 평가한 기존 연구에서 100 μm 적층 두께가가장 뛰어난 최대 응력 값을 가진다고 보고함에 따라 본 연구에서도 100 μm를 적층 두께로 설정하였다.
대상 데이터
- ,Osaka, Japan)을 사용하였다 (Table 1). S3P군: SLA 3D 프린터(ZENITH U, Dentis, Daegu, Korea)와 광경화성 수지(ZMD1000B TEMPORARY, Dentis, Daegu, Korea)로 제작한 군, D3P군: DLP 3D 프린터(DIO PROBO, DIO, Busan, Korea)와광경화성 수지(3DCNB-50, DIO, Busan, Korea)로 제작한 군, MIL군: Milling machine (ARUM 4X-100, DOOWON ID, Daejeon, Korea)과 밀링용 polymethyl methacrylates (PMMA) 블록(Tian Shwu Co., LTD., Anding, Taiwan)으로 제작한 군, CON군: 전통적인 방법과 자가중합형 PMMA (Tokuso Cure Fast, Tokuyama Dental, Tokyo, Japan)로 제작한 군.
- 밀링한 블록을 소환로(DuoTron Pro, B&D Dental Technologies, West Valley City, UT, USA)에서 소결하여 최종 완성하였으며, 총 20개의 시편을 제작하였다.
- 모든 수복용 레진 시편은 15 × 15 ×13 mm의 실리콘 몰드에 투명 레진으로 포매하였다. 포매된 시편은 #600, #1000 실리콘 카바이드 종이를 이용해서 순차적으로 연마하였다. Steatite 시편과 동일하게 추후 중첩 시 필요한 레퍼런스 포인트를 각 수복용 레진 시편에 형성하였다 (Fig.
데이터처리
- 수복용 레진 시편의 마모량을 통계분석 프로그램(SPSS, IBM, Armonk, NY, USA)을 사용하여 일원배치 분산분석(One-way ANOVA)로 분석하고, 사후검증은 Dunnett T3 analysis를 이용하여 각 군의 유의성을 검증하였다 (α = .05).
성능/효과
- 20,21 그러나 기존의 전통적인 임시 보철물은 자가중합레진의 제작 후 추가적인 조정과 마진 정리로 소요되는 시간이 길어지고높은 중합수축, 열 발생 및 수분 흡수가 많고 낮은 내마모성을 가진다.22,23 최근 3D 프린팅 기술이 발전하고 도입되면서 보철물의 제작시간이 크게 단축되고, 제작과정 중의 오차가 줄어들었다.11 이에 따라 3D 프린팅 기술은 기존의 임시 보철물을 제작하는 방법을 대체할 수 있는 새로운 시도로 각광받고 있다.
- CON군의 마모량은 S3P군, D3P군, MIL군보다 유의하게 컸으며 (P < .05), S3P군, D3P군, MIL군 사이에는 통계적으로 유의한 차이가 없었다 (P > .05) (Table 2, Fig. 4).
- 5에 나타내었다. S3P군과 D3P군에서는 대합치의 운동 방향에따른 마모 흔적과 더불어 운동 방향에 대해 수직적으로 갈라진 흔적이 보였으며, 이는 D3P군에서보다 S3P군에서 보다 명확하게 관찰되었다. 한편, MIL군에서는 전반적으로 균일한 마모면과 더불어 소수의 갈라진 틈과 뜯겨져 나간 흔적이 보였으며, CON군에서는 대합치의 운동 방향에 따른 뚜렷한 마모 흔적과 다수의 구멍 및 기포가 관찰되었다.
- 본 실험 결과, CON군에서 마모도가 가장 컸으며, MIL군에서 마모도가 가장 작았다. 한편, S3P군, D3P군, MIL군은 CON군보다 적은 마모량을 보였으며 (P<.
후속연구
- 반면에 3D 프린팅 적층 방향과 마모도의 연관성에대한 기존 연구는 전무하다. 따라서 3D 프린팅 적층 방향에 따른 기계적 특성을 비롯해 마모도에 영향을 줄 수 있는 다양한 요인들을 고려하고 시편의 개수를 늘려서 추가적인 실험이 이루어져야 할 것이다. 또한, 본 실험에 사용된 교합력, 저작 습관, 온도변화, 악궁에서의 치아 위치 등의 요소들이 실제 구강 내의 환경과 다르기 때문에 이후의 연구에서는 보다 객관적이고 신뢰할만한 결과를 얻기 위한 장기적인 임상 실험이 필요할 것으로 사료된다.
- 따라서 3D 프린팅 적층 방향에 따른 기계적 특성을 비롯해 마모도에 영향을 줄 수 있는 다양한 요인들을 고려하고 시편의 개수를 늘려서 추가적인 실험이 이루어져야 할 것이다. 또한, 본 실험에 사용된 교합력, 저작 습관, 온도변화, 악궁에서의 치아 위치 등의 요소들이 실제 구강 내의 환경과 다르기 때문에 이후의 연구에서는 보다 객관적이고 신뢰할만한 결과를 얻기 위한 장기적인 임상 실험이 필요할 것으로 사료된다.
- 본 연구의 한계 내에서, 3D 프린팅된 임시 수복용 레진은 전통적인 방법으로 제작된 임시 수복용 레진과 비교하여 뛰어난 수준의 마모저항성을 보였고 milling 방식과는 비슷한 수준의 마모저항성을 보였다. 디지털 치의학이 급속히 보급되고 발전함에 따라, 3D 프린팅 기술은 계속 발전할 것이고 이를 기반으로 치과분야에서 그 활용도가 점점 늘어날 것으로 사료된다.
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