모델 스캐너와 구내 스캐너로 획득한 디지털 모형에서 시행한 공간 분석의 타당도, 신뢰도, 재현성 평가 Validity, Reliability and Reproducibility of Space Analysis using Digital Model taken via Model Scanner and Intraoral Scanner: An In vivo Study원문보기
이 연구는 모델 스캐너로 석고 모형을 스캔한 디지털 모형(Model scanned digital model, MSD)과 구내 스캐너로 구강을 스캔한 디지털 모형(Intraoral scanned digital model, ISD)에서 계측한 치아 근원심 폭경(Tooth width, TW)과 치열궁 길이(Arch length, AL)의 신뢰도와 재현성, 치열궁 길이 편차(Arch length discrepancy, ALD) 분석의 타당도를 평가하였다. 만 12 - 18세의 남, 여 30명에게 석고 모형, MSD, ISD를 획득하고, 2번 계측한 TW, AL의 신뢰도는 Pearson 상관 분석, 4명의 재현성은 군간 상관 분석 그리고 TW, AL 및 ALD의 타당도는 대응표본 t검정으로 평가하였다. 결과적으로 모든 군에서 계측한 TW, AL는 높은 신뢰도와 재현성을 보였고 MSD군의 ALD분석은 적절한 타당도를 보였다. ISD 군의 TW는 가장 높은 타당도를 보인 반면에, AL와 ALD분석은 유의미하게 짧게 측정되어 낮은 타당도를 보였으므로 임상가는 디지털 모델을 이용하여 공간 분석 시행 시 이를 고려해야 할 것이다.
이 연구는 모델 스캐너로 석고 모형을 스캔한 디지털 모형(Model scanned digital model, MSD)과 구내 스캐너로 구강을 스캔한 디지털 모형(Intraoral scanned digital model, ISD)에서 계측한 치아 근원심 폭경(Tooth width, TW)과 치열궁 길이(Arch length, AL)의 신뢰도와 재현성, 치열궁 길이 편차(Arch length discrepancy, ALD) 분석의 타당도를 평가하였다. 만 12 - 18세의 남, 여 30명에게 석고 모형, MSD, ISD를 획득하고, 2번 계측한 TW, AL의 신뢰도는 Pearson 상관 분석, 4명의 재현성은 군간 상관 분석 그리고 TW, AL 및 ALD의 타당도는 대응표본 t검정으로 평가하였다. 결과적으로 모든 군에서 계측한 TW, AL는 높은 신뢰도와 재현성을 보였고 MSD군의 ALD분석은 적절한 타당도를 보였다. ISD 군의 TW는 가장 높은 타당도를 보인 반면에, AL와 ALD분석은 유의미하게 짧게 측정되어 낮은 타당도를 보였으므로 임상가는 디지털 모델을 이용하여 공간 분석 시행 시 이를 고려해야 할 것이다.
The purpose of this study is to evaluate validity, reliability and reproducibility of tooth width (TW), arch length (AL) and arch length discrepancy (ALD) measured on a digital model taken via 3-dimensional model scanner and intraoral scanner compared to a plaster model. A total of 30 patients aged ...
The purpose of this study is to evaluate validity, reliability and reproducibility of tooth width (TW), arch length (AL) and arch length discrepancy (ALD) measured on a digital model taken via 3-dimensional model scanner and intraoral scanner compared to a plaster model. A total of 30 patients aged 12 to 18 were eligible for the study. 3 types of models were acquired from each patient: a conventional plaster model (P), a model scanned digital model (MSD) taken via Freedom UHD® and an intraoral scanned digital model (ISD) taken via CS3600® in-vivo. The reliability of TW and AL in each group was evaluated using Pearson's correlation coefficient, while the reproducibility was evaluated with intraclass correlation coefficient. The validity of space analysis was assessed by paired t-test. As a result, all measurements of P, MSD and ISD groups showed favorable reliability and reproducibility. Most of measurements for space analysis in MSD group and TW in ISD group also presented high validity. AL and ALD presented statistically significant difference between P and ISD group. The validity of measurements of space analysis in ISD group was short in doubt to valid, but clinically acceptable. Both MSD and ISD are clinically acceptable to use for space analysis but clinician should be aware that errors can be found using a digital model.
The purpose of this study is to evaluate validity, reliability and reproducibility of tooth width (TW), arch length (AL) and arch length discrepancy (ALD) measured on a digital model taken via 3-dimensional model scanner and intraoral scanner compared to a plaster model. A total of 30 patients aged 12 to 18 were eligible for the study. 3 types of models were acquired from each patient: a conventional plaster model (P), a model scanned digital model (MSD) taken via Freedom UHD® and an intraoral scanned digital model (ISD) taken via CS3600® in-vivo. The reliability of TW and AL in each group was evaluated using Pearson's correlation coefficient, while the reproducibility was evaluated with intraclass correlation coefficient. The validity of space analysis was assessed by paired t-test. As a result, all measurements of P, MSD and ISD groups showed favorable reliability and reproducibility. Most of measurements for space analysis in MSD group and TW in ISD group also presented high validity. AL and ALD presented statistically significant difference between P and ISD group. The validity of measurements of space analysis in ISD group was short in doubt to valid, but clinically acceptable. Both MSD and ISD are clinically acceptable to use for space analysis but clinician should be aware that errors can be found using a digital model.
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문제 정의
따라서 이 논문은 초기 영구치열기 환자의 MSD와 ISD에서 계측한 TW, AL와 분석한 ALD 등의 공간 분석 측정값을 석고 모형과 비교하였을 때 임상적으로 적절한 타당도, 신뢰도, 재현성을 가지는지를 평가하여 MSD와 ISD를 공간 분석 모형으로 사용하는 것이 타당한지 평가하는 것이 목적이다.
제안 방법
모형 분석 기준의 정의는 다음과 같다. AL와 ALD는 악궁 별로 분석하였다.
각 악궁의 총 AL는 수용 공간(Available space, AS), 제2소구 치부터 반대편 제2소구치까지의 TW의 합을 요구 공간(Require space, RS)으로 정의하여, AS와 DS의 차이를 ALD로 정의하였다.
구내 스캔 경험이 충분한 치과의사 한 명이 CS3600® (Carestream Dental, Atlanta, U.S.A.)를 이용하여 직접 환자에게 구내 스캔을 시행하였다.
모든 디지털 모형은 제조사의 소프트웨어에서 승인된 Stereolithography Language (STL) 파일 형식으로 저장하였다(Fig. 3B, 3D).
알지네이트(Cavex Impressional, Cavex Holland BV, Haarlem, the Netherlands)로 환자에게 인상을 채득하였고, 즉시 치과용 석고(Rhombstone white, Ryoka dental, Mie-Ken, Japan)를 제조사의 방침 상에 맞는 비율로 혼합하여 석고 모형을 제작하였다.
이 연구는 만 12 - 18세에 해당하는 초기 영구치열기 환자 30 명의 MSD, ISD에서 측정한 TW, AL와 분석한 ALD의 타당도, 재현성, 신뢰도를 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
총 AL는 전치부 치열궁 길이(Anterior arch lenth, AAL), 좌측 구치부 치열궁 길이(Left arch length, LAL)와 우측 구치부 치열궁 길이(Right arch length, RAL)의 합으로 정의하였고, 교합평면에 평행하도록 측정하였다. AAL는 좌우측 각각의 견치 근심부터 중절치 근심 최대 풍융부간의 중앙까지의 거리의 합으로 정의하고, LAL과 RAL은 각각 해당측 견치 근심부터 제1대구치의 근심의 최대 풍융부까지의 길이로 정의하였다(Fig.
대상 데이터
측정자 A는 2주의 간격을 두고 2번 측정하였다. 석고 모형의 경우 버니어 캘리퍼스(Vernier calipers, CD-20PSX, Mitutoyo Corp, Kawasaki, Japan)를 이용하였으며 자체 오차는 0.02 mm 이하이다. 디지털 모형 측정 소프트웨어는 maestro 3D dental studio® (AGE Solutions, Piza, Italy)를 사용하였다.
측정법을 충분히 교육받은 4명의 치과의사가 측정을 시행하였다. 측정자 A는 2주의 간격을 두고 2번 측정하였다.
한림대학교 성심병원에 2018년 1월부터 2019년 1월까지 교정 진단을 목적으로 내원한 환자 중 30명을 선정하였다.
80로 계산하여 산정하였다. 환자는 만 12 - 18세 사이로 남, 여 각각 15명으 로 선정하였으며 연구 대상의 채택 기준은 제1대구치까지 완전 하게 맹출하고 수복 및 교정 치료를 시행하지 않은 정상 치열, 구강악안면의 기형이 없는 환자 그리고 치아의 형태, 개수에 이상이 없는 환자로 선별하였다.
데이터처리
신뢰도과 재현성이 확인되었으면 MSD군과 ISD군에서 측정한 TW, AL, ALD 등의 공간 분석 측정값들의 타당도를 평가하기 위해 MSD군과 ISD군 각각 P군의 측정값과의 차이값을 계산하여 대응표본 t검정(paired t-test)을 시행하였다. 대표값은 측정자 A 의 측정값의 첫 번째 측정값으로 채택하였다.
신뢰도를 평가 한 후 측정자 A, B, C, D가 각각 측정한 TW과 AL의 군간 상관 분석(Intraclass correlation coefficient, ICC)으로 재현성을 평가하였다. ICC ≥ 0.
753으로 moderate 또는 good으 로 평가되었다. ISD군의 하악 LAL, RAL의 재현성이 moderate로 가장 낮은 수준으로 평가되었다(Table 2).
915으 로 상악 우측 견치에서 excellent, 나머지 치아는 good으로 평가 되었다. MSD군은 상관계수 0.893 - 0.972로 하악 좌측 중절치를 제외하고 excellent로 평가되었으며, ISD군의 상관계수는 0.842 - 0.957로 상악 우측 중절치, 상악 좌측 측절치 그리고 하악 좌우측 중절치를 제외하고 excellent로 평가되었다. 상관계수 값을 고려해 보았을 때 모두 적절한 재현성이지만, P군보다 MSD, ISD 군에서 더 많은 치아가 높은 재현성을 보이는 것으로 평가되었다(Table 2).
956으로 excellent 또는 good으로 평가되었다. MSD군은 전, 구치부 AL 상관계수 0.755 - 0.832로 모두 good, ISD군의 전, 구 치부 AL 상관계수는 0.554 - 0.753으로 moderate 또는 good으 로 평가되었다. ISD군의 하악 LAL, RAL의 재현성이 moderate로 가장 낮은 수준으로 평가되었다(Table 2).
P군, MSD군, ISD군에서 측정한 TW과 AAL, LAL, RAL는 매우 높은 신뢰도와 적절한 재현성을 보였다. 타당도 평가에서 MSD 군의 대부분의 TW, AL, ALD와 ISD군의TW는 높은 타당도를 보였다.
P군과의 오차의 평균 값은 상악은 0.250 mm, 하악은 0.221 mm를 보였으며, 기존의 P군과 MSD군에서 분석한 ALD 사이에 는 상하악 모두 유의한 차이가 없었다(Table 4).
P군과의 오차의 평균 값은 상악은 0.752 mm, 하악은 0.676 mm를 보였으며, ISD군의 ALD는 상하악 모두 P군에 비해 유의하게 작게 측정되었다(Table 4, p < 0.05).
P군과의 오차의 평균값은 상악 AAL 0.013 mm, 하악 AAL 0.060 mm으로 P군과 유의한 차이가 없이 비슷하게 측정되었으 나, 상하악 LAL, RAL의 P군과의 오차 평균값은 -0.209 - -0.136 mm로 모든 측정값에서 유의하게 크게 측정되었다(Table 3, p < 0.05).
P군과의 오차의 평균값은 상악 AAL 0.389 mm, 하악 AAL 0.270 mm으로 P군과 비교하였을 때 유의하게 크게 측정되었 으나, 상하악 LAL, RAL의 P군과의 오차 평균값은 -0.136 - 0.133 mm로 모든 측정값에서 유의한 차이 없이 비슷하게 측정되었다 (Table 3). 총 AL에서는 상악 0.
타당도 평가에서 MSD 군의 대부분의 TW, AL, ALD와 ISD군의TW는 높은 타당도를 보였다. 그에 비해 ISD군의 AL와 ALD는 비교적 낮은 타당도를 보였고, 총 AL는 P군에 비해 평균 상악 0.519 mm, 하악 0.523 mm 만큼 유의하게 작았다. ALD는 P군에 비해 평균 상악 0.
957로 상악 우측 중절치, 상악 좌측 측절치 그리고 하악 좌우측 중절치를 제외하고 excellent로 평가되었다. 상관계수 값을 고려해 보았을 때 모두 적절한 재현성이지만, P군보다 MSD, ISD 군에서 더 많은 치아가 높은 재현성을 보이는 것으로 평가되었다(Table 2).
6B, 6D). 이 연구 결과에도 ISD군의 TW의 타당도가 가장 높게 나왔으며, TW 정도의 짧은 거리의 정확한 계측은 ISD를 이용한 인접면 및 치아 형태의 변형 없는 인상 채득이 더 중요한 것으로 생각된다. 그러나 ISD군에서 TW은 타당한 데 비해 AL 값에서는 유의미하게 작게 측정 된 것을 볼 수 있었고, 이 원인은 계측점 접근 오류와 같은 디지털 측정 방식의 문제가 아닌 구내 스캔 시 발생한 뒤틀림으로 예상된다.
이 연구 결과에서는 maestro 3D dental studio®의 사용은 기존의 버니어 캘리퍼스에 비하여 TW 측정에 높은 신뢰도와 재현성이 높은 결과를 보여주었다.
디지털 모형은 해당 면을 직접 도달하지 못하면 정확한 계측점으로 설정할 수 없어 기포 내부와 같이 데이터가 존재하지 않는 부위의 측정에 한계가 존재하였다. 이 연구에서도 MSD군의 LAL, RAL에서도 유의미한 차이가 존재하였는데, 이점도 인접면 인상의 오차로 인하여 인접면 계측점의 타당도가 영향을 받기 때문으로 추측되며, 만약 MSD를 사용해야 하는 경우 교합 평면과 평행하게 2차원 치열궁을 형성하여 측정하는 것이 오히려 타당도가 높은 AL 계측값이 나올 것으로 생각된다.
이상의 결과를 종합해보면 TW에는 ISD군이 MSD군에 비해 더 높은 타당도를 보이지만 AL와 ALD는 ISD군이 오히려 낮은 타당도를 보여 유의한 차이가 존재하였다. 그러므로 임상가는 MSD, ISD을 공간 분석에 사용할 때 발생할 수 있는 오차에 대해 인지하고 진단 및 치료를 시행 해야하며, 상황에 적합한 인상 채득 방법을 고려하여 사용해야 할 것이다.
총 AL에서는 상악 0.519 mm, 하악 0.523 mm의 오차 를 보여 기존의 P군에 비해 ISD군에서 측정한 총 AL는 유의하게 작게 측정되었다(Table 4, p < 0.05).
측정자 A, B, C, D 간에 모든 측정값에서 유의미한 재현성을 보였다(Table 2).
측정자 A, B, C, D가 측정한 AAL, LAL, RAL는 3군 모두 유의미한 재현성을 보였다. P군의 AAL, LAL, RAL 상관계수는 0.
측정자 A, B, C, D가 측정한 TW는 세 군 모두에서 excellent 또는 good의 재현성을 보였다. P군의 상관계수는 0.
측정자 A가 측정한 AAL, LAL, RAL의 신뢰도는 P군에서 상관 계수 0.989 - 0.998, MSD군에서 상관계수 0.991 - 1.000 그리고 ISD군에서 0.982 - 0.996였으며, 세 군 모두에서 AL 측정에 높은 신뢰도를 보였다(p < 0.0001).
측정자 A가 측정한 TW의 신뢰도는 P군에서 상관계수 0.989 - 0.996, MSD군에서 상관계수 0.996 - 0.999 그리고 ISD군에서 0.992 - 0.998이었으며 세 군 모두에서 TW 측정에 높은 신뢰도를 보였다(p < 0.0001).
P군, MSD군, ISD군에서 측정한 TW과 AAL, LAL, RAL는 매우 높은 신뢰도와 적절한 재현성을 보였다. 타당도 평가에서 MSD 군의 대부분의 TW, AL, ALD와 ISD군의TW는 높은 타당도를 보였다. 그에 비해 ISD군의 AL와 ALD는 비교적 낮은 타당도를 보였고, 총 AL는 P군에 비해 평균 상악 0.
이 연구 결과에서는 maestro 3D dental studio®의 사용은 기존의 버니어 캘리퍼스에 비하여 TW 측정에 높은 신뢰도와 재현성이 높은 결과를 보여주었다. 특히 재현성에서 높은 결과를 보였는데, 디지털 측정 프로그램을 통해 계측 시 자동으로 볼 수 있는 관상 절단면 및 3D 치축 등이 임상가의 계측점 설정을 일정하게 시행하여 석고에 비해서 재현성 높게 측정할 수 있도록 도움을 주는 것으로 생각된다. 이러한 디지털 모형에 CBCT에서 획득한 디지털 모형까지 함께 중첩할 수 있다면 기존의 인상에서 볼 수 없는 치조골에서의 치아 위치와 치근의 각도까지 고려할 수 있어 더 정확한 계측이 가능 할 수 있을 것으로 생각된다.
하악 좌측 견치, 제1소구치를 제외하고 모든 치아에서 P군에 비해 크게 측정되었다. P군과의 오차의 평균 값은 -0.
후속연구
스캔 방식 외에 타액, 주변 연조직, 환자의 협조도와 움직임, 스캐너 헤드의 크기, 채득 시간, 채득 숙련도, 채득 범위 등으로 인한 오차가 발생할 수 있으므로 ISD의 임상적 타당도에 대한 연구는 앞으로도 필요 할 것으로 보인다. 또한 이 연구는 직선으로 측정한 계측치로 타당도를 평가하였으나 교합 관계, 악궁 높이, 수직 피개, 수평 피개등 실제 모형에서 버니어 캘리퍼스로 정확하게 측정하기 어려운 3D 계측의 타당도 연구가 추가적으로 시행되면 좋을 것이다. ISD군에서 측정한 AL와 ALD는 유의미한 오차가 존재한다는 결과가 나왔지만, 그 오차는 각각 상악에서 0.
디지털 측정은 초반의 상당한 학습 곡선과 조정 기간이 필요할 수 있지만 결과적으로는 환자와 임상가 모두에게 상당한 시간을 절약 할 수 있다는 장점까지 존재한다[13,17]. 또한 측정을 시행한 계측점을 기록으로 남길 수 있어서, 추후 재 측정 시 도움이 될 수 있다.
전치부 치열궁을 먼저 디지털 데이터화 하는 과정 중 구내 스캐너의 직선 형태의 헤드 형태 및 크기로 인해 순면에서 설면으로 이동되는 과정이 매끄럽게 진행되지 않아 TW은 비교적 정확하게 채득 되는 반면에 치열궁의 순설 폭경이나 치조골 형태, 교합평면에서 뒤틀림이 발생하여 치열궁 형태나 길이에서 오차가 발생된 것으로 예상된다. 스캔 방식 외에 타액, 주변 연조직, 환자의 협조도와 움직임, 스캐너 헤드의 크기, 채득 시간, 채득 숙련도, 채득 범위 등으로 인한 오차가 발생할 수 있으므로 ISD의 임상적 타당도에 대한 연구는 앞으로도 필요 할 것으로 보인다. 또한 이 연구는 직선으로 측정한 계측치로 타당도를 평가하였으나 교합 관계, 악궁 높이, 수직 피개, 수평 피개등 실제 모형에서 버니어 캘리퍼스로 정확하게 측정하기 어려운 3D 계측의 타당도 연구가 추가적으로 시행되면 좋을 것이다.
특히 재현성에서 높은 결과를 보였는데, 디지털 측정 프로그램을 통해 계측 시 자동으로 볼 수 있는 관상 절단면 및 3D 치축 등이 임상가의 계측점 설정을 일정하게 시행하여 석고에 비해서 재현성 높게 측정할 수 있도록 도움을 주는 것으로 생각된다. 이러한 디지털 모형에 CBCT에서 획득한 디지털 모형까지 함께 중첩할 수 있다면 기존의 인상에서 볼 수 없는 치조골에서의 치아 위치와 치근의 각도까지 고려할 수 있어 더 정확한 계측이 가능 할 수 있을 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
교정 진단 모형의 측정 방식에는 무엇이 있는가?
성공적인 교정치료를 이끌어 내기 위해서 교정 진단 모형의 정확한 분석 및 측정은 중요한 과정이다. 특히 환자의 총생과 공극 정도를 분석하는 것은 치료 계획의 필수적인 조건이며, 치아 근원심 폭경(Tooth width, TW)과 치열궁 길이(Arch length, AL)를 측정하여 치열궁 길이 편차(Arch length discrepancy, ALD)를 분석하는 방식이 추천되고 있다[1]. 표준 교정 진단 모형으로 석고 모형을 사용해 왔으나, 오차를 유발하는 체적 변형과 보관 및 이동시의 높은 손상 가능성 등의 단점이 있어왔다[2,3].
석고 모형의 단점은 무엇인가?
특히 환자의 총생과 공극 정도를 분석하는 것은 치료 계획의 필수적인 조건이며, 치아 근원심 폭경(Tooth width, TW)과 치열궁 길이(Arch length, AL)를 측정하여 치열궁 길이 편차(Arch length discrepancy, ALD)를 분석하는 방식이 추천되고 있다[1]. 표준 교정 진단 모형으로 석고 모형을 사용해 왔으나, 오차를 유발하는 체적 변형과 보관 및 이동시의 높은 손상 가능성 등의 단점이 있어왔다[2,3]. 그에 비해 디지털 모형은 석고 모형에 비해 제작의 용이성, 보관성, 이동성, 장기적인 경제성이 높고 3차원(3 dimensional, 3D) 정보를 즉각적으로 이용하기 쉽게 해준다[4].
TW란 무엇인가?
TW는 근원심 최대 풍융부 사이의 폭경으로 모든 치아에서 측정하였다. 디지털 모형에서는 최대 풍융부 계측점을 설정 후 해당 계측점을 포함하는 관상 절단면에서 추가적으로 정밀하게 조정하였다(Fig.
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