[논문]금속 밀링과 직접 금속 레이저 소결 방식으로 제작한 3본 코발트-크롬 구조물의 변연 및 내부 적합도 비교 평가

안재석; 이정환

doi:10.14347/kadt.2020.42.2.81

금속 밀링과 직접 금속 레이저 소결 방식으로 제작한 3본 코발트-크롬 구조물의 변연 및 내부 적합도 비교 평가
Comparative evaluation of marginal and internal fit of three-unit Co-Cr frameworks fabricated by metal milling and direct metal laser sintering methods 원문보기

대한치과기공학회지 = The Journal of Korean Academy of Dental Technology, v.42 no.2, 2020년, pp.81 - 89

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: This in vitro study was conducted to evaluate the marginal and internal fit of three-unit Co-Cr frameworks fabricated by computer-aided metal milling and direct metal laser sintering(DMLS) systems in comparison to conventional casting method. Methods: Three-unit Co-Cr frameworks were fabricated by conventional wax up with casting(CWC), computer-aided metal milling(MM) and direct metal laser sintering(DMLS)(n=10 each). The marginal and internal fit of specimens were examined using a light-body silicone impression material. The thickness of light-body silicone was measured at eight reference points each, divided in the mesio distal and bucco lingual directions. All measurements were conducted by a stereomicroscope. Digital photos were taken at 150× magnification and then analyzed using a measurement software. The Kruskal-Wallis test and Bonferroni correction were used for analyzing the results. Results: The mean(SD) is ㎛ for fabrication methods, the mean marginal fit were recorded respectively, DMLS 39(27), followed by CWC 63(38), MM 220(128). and the mean internal fit CWC 95(47), DMLS 116(49), MM 210(152). In addition, the largest gap was found in the occlusal surface area among the internal measurement areas of all groups. Conclusion: As a result, the direct metal laser sintering method showed better marginal and internal fit than the metal milling method. The marginal and internal fit were statistically different according to the three fabrication methods(p<0.001). Except the MM group, the marginal fit of the CWC and DMLS groups was below the clinical standard of 120 ㎛. Based on the results of this study, it can be applied to clinical use in the future.

주제어

표/그림 (8)

그림 Figure 1. Labial view of Master model.
그림 Figure 2. The constant seating force(29 N) was maintained on special device for 5 min.
그림 Figure 3. Cutting direction of silicone replica.
표 Table 1. Fabrication methods and used metal for three specimen groups
그림 Figure 4. Schematic illustration of the measurement points.
그림 Figure 5. Mean impression film thickness for measurement area in each group.
표 Table 2. Mean(SD) in ㎛ of impression film thickness for each measurement area in three fabrication methods
그림 Figure 6. Direct Metal Laser Sintering(DMLS) framework prior to finishing.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구의 목적은 금속 밀링 방식(MM), 레이저 소결 방식(DMLS) 및 주조 방식(CWC)으로 제작된 3본 금속 구조물의 변연 및 내부 적합도를 비교 평가하는 것이다.
본 연구의 목적은 금속 밀링 방식과 직접 금속 레이저 소결 방식에 의해 제작된 3본 금속 구조물(Co-Cr)의 변연 및 내부 적합도를 기존의 주조 방식과 비교 평가하는 것이다.

가설 설정

본 연구의 귀무가설은 제작방식에 따라 변연과 내부에서 적합도의 차이가 없다는 것이다.

제안 방법

본 연구는 금속 밀링(MM) 방식과 직접 금속 레이저 소결(DMLS) 방식 및 전통적인 주조(CWC) 방식으로 3본 금속 구조물을 제작하여 변연과 내부 적합도 평가 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구에서는 덴티폼(Prosthetic restoration jaw model, Nissin dental products inc, Japan) 상악 제 1소구치(#14)와 제1대구치(#16) 모형에 3본 금속-도재 수복물을 위한 지대치 삭제를 시행하였다. 교합면 1.
주조된 3본 금속 구조물은 치과기공용 확대경 (Stereomicroscope S300Ⅱ, TAUB Product, USA)으로 관찰하여 내면에 양형 기포가 발생했을 시에만 제거를 시행하였고, 알루미늄옥사이드(Cobra 50 ㎛ white, Renfert GmbH, Germany)를 3 bar의 압력으로 분사처리 후 증기 세척하였다.

대상 데이터

복제용 실리콘(Elite double 32 extra fast, Zhermack SpA, Italy)을 이용하여 금속 주모형을 복제하여 복제용 실리콘을 10개 제작하였으며, 복제된 실리콘 주형에 사용설명서에 따라 모형 제작용으로 사용되는 폴리우레탄 레진(Polyurock, Cendres + metaux SA, Switzerland)을 주입하여 작업모형을 완성하였다. 제작된 모형은 군별로 10개씩, 총 30개의 모형을 제작하였다.
복제용 실리콘(Elite double 32 extra fast, Zhermack SpA, Italy)을 이용하여 금속 주모형을 복제하여 복제용 실리콘을 10개 제작하였으며, 복제된 실리콘 주형에 사용설명서에 따라 모형 제작용으로 사용되는 폴리우레탄 레진(Polyurock, Cendres + metaux SA, Switzerland)을 주입하여 작업모형을 완성하였다. 제작된 모형은 군별로 10개씩, 총 30개의 모형을 제작하였다.
밀링에 사용된 최소 버(bur) 사이즈는 ∅1 ㎜ 이다. 직접 금속 레이저 소결(DMLS)군은 CAD로 디자 인된 파일을 레이저 소결 장비(Eosint M 270, EOS GmbH, Germany)를 이용하여 Co-Cr 합금 분말(EOS Cobalt-Chrome SP2, EOS GmbH, Germany)을 20~40 ㎛ 두께로 소결하면서 층층이 쌓아올리는 방식으로 제작되었다.

데이터처리

정규성 검정(Shapiro-wilk) 결과 제작방식에 따른 모집단의 분포가 정규성을 띤다고 가정할 수 없기 때문에 비모수적 방법으로 크루스칼-왈리스 검정 (Kruskal-Wallis test)을 시행하였으며, 사후 검정은 본페로니 검정(Bonferroni correction)을 적용하였다. 통계적 분석은 SPSS version 20(SPSS Inc.
측정된 각각의 위치들 중 근·원심과 협·설 단면의 1, 8 위치의 측정값의 평균을 변연 적합도로 정의하였다. 변연 적합도 비교결과 소구치와 대구치 모두에서 DMLS군이 가장 우수한 결과를 보였으며, CWC군, MM군 순으로 나타났다.

이론/모형

변연 부위의 평균(SD) 간격은 DMLS군이 40(28) ㎛로 가장 우수하였고, CWC군이 63(38) ㎛, MM군이 218(128) ㎛ 순으로 나타났다(Table 2). 결과적으로 MM군을 제외한 CWC와 DMLS군의 변연 적합도는 McLean과 von Fraunhofer(1971)가 제시한 임상적 허용기준(120 ㎛)에 포함되었다. Örtorp 등(2011) 의 연구에서도 레이저 소결 방식으로 제작한 3본 구조물이 가장 우수한 변연 적합도를 보였다.
부가 중합형 실리콘 인상재의 흐름성과 정밀도 향상으로 직접 절단하여 측정한 결과와 거의 동일한 결과를 얻었다는 보고가 있다(Rahme 등, 2008). 본 연구에서도 인상재로 복제하여 두께를 측정하는 replica technique을 사용하 였다.
Moon 등(1998)은 절단하여 관찰하는 방법이 가장 정확하지만 측정부위를 추가하려면 정밀한 시편을 많이 만들어야 하기 때문에 한계가 있다고 보고하였다. 인상재로 복제하여 두께를 측정하는 replica technique은 Molin과 Karlson(1993)이 인레이(inlay)의 적합도를 평가하기 위해 제시한 방법이다. 이 방법은 시편 절단 시 발생하는 변연의 변형을 제거할 수 있으며, 측정부위의 수를 쉽게 늘릴 수도 있다.

성능/효과

1. 각 제작 방식에 따른 변연 적합도의 차이가 있는 것으로 나타났으며, 직접 금속 레이저 소결(DMLS) 및전통적인 주조(CWC) 방식으로 제작된 구조물의 변연 적합도가 임상적 허용기준(120 ㎛)에 부합하는 결과를 보였다.
2. 각 제작 방식에 따른 내부 적합도의 차이가 있는 것으로 나타났으며, 전통적인 주조(CWC) 방식에서 가장 우수한 결과를 보여주었지만, 측정영역에 따른 분석 결과 모든 제작 방식에서 공통적으로 교합면의 간격이 크게 나타났다.
내부 부위의 평균(SD) 간격은 CWC군이 96(47) ㎛ 로 가장 우수했으며, DMLS군이 116(49) ㎛, MM군이 211(152) ㎛순으로 나타났다(Table 2). Ucar 등(2009)은 코핑의 적합도 연구에서 주조 방식으로 제작한 것이 레이저 소결 방식으로 제작한 것보다 내부 적합도가 우수하다고 보고하였다.
측정된 각각의 위치들 중 근·원심과 협·설 단면의 2~7 위치 측정값의 평균을 내부 적합도로 정의하였다. 내부 적합도는 소구치와 대구치 모두에서 CWC군, DMLS군, MM군 순으로 우수하게 나타났으며, 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.001)(Table 2). 또한 내부 적합도는 챔퍼, 축벽 및 교합면의 영역으로 나눌수 있는데, 제작방식이 다름에도 불구하고 3개 군 모두 교합면 영역에서 가장 큰 간격을 보였다(Fig.
변연 부위의 평균(SD) 간격은 DMLS군이 40(28) ㎛로 가장 우수하였고, CWC군이 63(38) ㎛, MM군이 218(128) ㎛ 순으로 나타났다(Table 2). 결과적으로 MM군을 제외한 CWC와 DMLS군의 변연 적합도는 McLean과 von Fraunhofer(1971)가 제시한 임상적 허용기준(120 ㎛)에 포함되었다.
측정된 각각의 위치들 중 근·원심과 협·설 단면의 1, 8 위치의 측정값의 평균을 변연 적합도로 정의하였다. 변연 적합도 비교결과 소구치와 대구치 모두에서 DMLS군이 가장 우수한 결과를 보였으며, CWC군, MM군 순으로 나타났다. 또한 각 군 간에 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.
연구 결과 제작방식에 따라 변연과 내부 적합도의 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 따라서 귀무가설은 기각되었다.
제작방식에 따른 각 지대치의 측정영역에서 평균 간격(인상재 필름 두께)은 Table 2에서 확인할 수 있다. 통계 검정결과 전통적인 제작방식의 CWC군, 금속 블록을 밀링한 MM군 및 금속 분말에 레이저를 조사하여 소결한 DMLS군 간의 변연과 내부 적합도에서 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.001). 또한 지대치의 위치(소구치, 대구치), 절단면 방향(근·원심 단면, 협·설 단면) 및 측정영역(변연, 챔퍼, 축벽, 교합면) 에 따라 적합도에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다 (p<0.

후속연구

3. 금속 블록을 밀링(MM)하는 제작 방식은 레이저 소결 방식(DMLS)과 비교하여 가공 버의 마모로 인한 한계를 완전히 보상할 수 있는 개선이 필요하다.
이전의 고정성 수복물의 적합도에 관한 연구 대부분이 단관 위주이며, 변연 적합도에 치우쳐 있다. 따라서 금속 밀링 방식과 직접 금속 레이저 소결 방식으로 제작된 3본 교의치 구조물의 변연과 내부 적합도를 비교 평가함으로써 향후 임상적 적용에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각한다.
6). 따라서 이러한 돌기들이 적합도에 영향을 줄 수 있으므로 추가적인 제거 과정이 필요할 것으로 판단된다.
본 연구의 한계는 체외 실험으로 구강 내의 상태를 재현할 수 없었던 것과 임상적으로 중요시 여기는 변연에서의 수평적 간격을 평가하지 못했다는 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	치과분야에서는 비귀금속 합금의 사용이 증가하는 원인은?	주조용 귀금속의 가격 상승으로 치과분야에서는 비귀금속 합금의 사용이 증가하고 있다. 금속-도재용 비귀금속 합금으로는 nickel-chromium(Ni-Cr)과 cobalt-chromium(Co-Cr) 합금이 주로 사용되어왔다.
	국소의치 구조물 제작에 이용되던 Co-Cr 합금이 고정성 보철물에도 널리 사용되는 이유는?	Co-Cr 합금은 가철성 국소의치 구조물 제작을 위해 주로 사용되었지만(Viennot 등, 2006) 현재는 고정성 보철물에도 널리 사용되고 있으며, Ni-Cr 합금보다도 사용이 증가되고 있는 추세이다. 그의 주된 이유는 Co-Cr 합금은 Ni-Cr 합금에 비해서 부식에 대한 저항성이 높고, 잠재적인 과민반응이 적으며, 강성 또한 크기 때문이다(Tara 등, 2011). 금속-도재 수복물의 하부구조물을 제작하기 위한 전통적인 방식은 왁스를 태워 없앤 주형에 금속을 용융하여 주입(lost wax technique)하는 것이다.
	치과분야에서 사용되는 3D 프린팅 방식의 예는?	3D 프린팅 기술은 적층을 해가면서 구조물을 제작하는 방식으로 다수의 구조물을 단시간에 제작할 수 있다. 치과분야에 서는 Digital Light Processing(DLP), PolyJet, Stereolithography Apparatus(SLA), Direct Metal Laser Sintering(DMLS) 등의 3D 프린팅 방식이 적용되고 있으며 각 시스템마다 사용되는 재료와 형상화 방식이 서로 다르다(Robert, 2012). 직접 금속 레이저 소결 방식은 금속 분말의 작은 입자를 녹일 수 있는 강력한 레이저를 이용하여 원하는 3차원 형상을 가진 물체로 한 층씩 부가하는 제작방식이다.

참고문헌 (20)

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저자의 다른 논문 :

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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