[논문]3D 프린팅용 광경화 수지를 사용하여 제작한 의치상용 인공치아의 항온수조 침적에 따른 변형률 비교 분석

김동연; 이광영; 김재홍; 양천승

doi:10.14347/jtd.2020.42.3.202

3D 프린팅용 광경화 수지를 사용하여 제작한 의치상용 인공치아의 항온수조 침적에 따른 변형률 비교 분석
Comparative analysis of strain according to the deposition of a constant temperature water bath of a denture-base artificial tooth produced using three-dimensional printing ultraviolet-curing resin 원문보기

Journal of technologic dentistry : JTD, v.42 no.3, 2020년, pp.202 - 207

김동연 (폴드 치과기공소) , 이광영 (원광보건대학교 치기공과) , 김재홍 (부산가톨릭대학교 보건과학대학 치기공학과) , 양천승 (동아보건대학교 치기공과)

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: This study is a comparative analysis of the strain according to deposition in a constant temperature water bath after manufacturing ultraviolet (UV)-cured artificial teeth. Methods: As a control group, 10 ready-made artificial teeth were selected as the first molar on the right side of the maxilla (RT group). Silicone was used as a duplicate of the artificial denture teeth. Experimental teeth were prepared in two groups using the prepared silicone mold. In the first experimental group, the UV-cured resin was injected into the negative silicone, followed by irradiation with a UV-curing machine for 5 minutes (5M group). In the second experimental group, the UV-cured resin was injected into the negative silicone, and then irradiated for 30 minutes using a UV-curing machine (30M group). The one-way ANOVA was performed, and post-test was analyzed by Tukey. Results: When immersed in a water bath for 15 days, it was found to be -0.3% in the RT group, -0.6% in the 5M group, and -0.7% in the 30M group. The results revealed -0.2% in the RT group, 0.2% in the 5M group, and -0.2% in the 30M group when they were in the bath for 30 days. Conclusion: In the water bath, the swelling was greater when deposited for 1 to 15 days, but was less when deposited for 15 to 30 days.

주제어

표/그림 (7)

그림 Figure 1. Experimental design. RT: ready-made artificial teeth, UV: ultraviolet.
그림 Figure 2. Preparation of artificial teeth using ultraviolet (UV) curable resin. (A) Ready-made artificial teeth placed on base plate wax. (B) Injection of replica silicone into the prepared boxing wax. (C) UV resin is injected into replica silicone and then cured. (D) UV curing artificial teeth production.
그림 Figure 3. Ready-made artificial teeth and ultraviolet (UV) curing artificial teeth. (A) Ready-made artificial teeth (RT group); (B) artificial teeth cured by UV for 5 minutes (5M group); (C) artificial teeth cured by UV for 30 minutes (30M group).
그림 Figure 4. (A) Four-position liner measurement: a-b, buccal-lingual surface; c-d, mesial-distal surface; e-f, mesiobuccaldistolingual line angle; g-h, mesiolingualdistobuccal line angle. (B) Measurement method for each part using digital calipers.
그림 Figure 5. Artificial tooth deposition in a constant temperature water bath. (A) Ready-made artificial teeth (RT group); (B) artificial teeth cured by ultraviolet (UV) for 5 minutes (5M group); (C) artificial teeth cured by UV for 30 minutes (30M group).
표 Table 1. After 5 and 30 minutes of ultraviolet (UV) curing, the result of 1, 15, and 30 days deposition in a constant temperature water bath (n=10)
표 Table 2. After overall ultraviolet (UV) curing at 5 and 30 minutes, overall result of 1, 15, and 30 day deposition in a constant temperature water bath (n=10)

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 연구에서는 UV 경화 의치상용 인공치아를 제작 후 항온수조에 침적에 따라서 변형률을 비교 분석하고자 한다.

제안 방법

UV 조사가 완료된 다음 UV 경화 레진을 분리하였다. 두 번째 실험군은 다시 음형의 실리콘에 동일 UV 경화 레진을 주입한 다음 UV 경화기를 사용하여 30분 동안 UV를 조사하였다(30M group). UV 조사가 완료된 다음 UV 경화 레진을 분리하였다.
마이크로 단위의 적층에 따라서 결과가 다양하게 나타날 수 있어서 이와 같은 변수들을 제외하고 연구를 진행하였다. 또한 UV 경화 수축에 대한 측정 방법들은 다양하게 존재하지만 인공치 측정 분석은 선행연구 논문이 부족하여 선형측정을 하였다. 최근에 소개되고 있는 광학식 치과용 스캐너를 활용해 삼차원 중첩하여 측정하는 방법도 있으나 이것은 스캐너의 오차가 있을 수 있고 인공치의 빛 반사로 인해서 스캔 파우더를 도포해야 하는 경우도 발생할 수 있다.
기초상 왁스(Ex-Hard; Daedong, Daegu, Korea)에 10개의 의치상용 인공치를 배치하였다. 배치된 인공치는 기초상 왁스를 사용하여 박싱(boxing)한 다음 복제용 실리콘을 주입하였다. 60분 경과 후 기초상 왁스와 의치상용 인공치를 모두 제거하였다.
세 그룹 모두 디지털 캘리퍼스(CD-20AX; Mitutoyo, Kanagawa, Japan)를 사용하여 인공치의 4곳을 3차에 걸쳐 다음과 같이 측정하였다. 협면-설면(a-b), 근심면-원심면(c-d), 근심협면 능각-원심설면 능각(e-f), 근심설면 능각-원심협면 능각(g-h) 순으로 디지털 캘리퍼스를 사용하여 측정하였다(Fig.
실험군을 제작하기 위해서 대조군에 사용한 의치상용 인공치를 복제용 실리콘(Deguform; Degudent GmbH, Hanau-Wolfgang, Germany)을 사용하여 복제하였다(Fig. 2). 의치상용 인공치아 복제 과정은 다음과 같다.
준비된 음형의 실리콘을 사용하여 실험군을 2개의 그룹으로 제작하였다(Fig. 3). 첫 번째 실험군은 음형의 실리콘에 UV 경화 레진(Next-Dent C&B; NextDent, Soesterberg, Netherlands)을 주입한 다음 UV 경화기(Cure Box-320; Denstar, Daegu, Korea)를 5분 동안 UV를 조사하였다(5M group).
첫 번째 실험군은 음형의 실리콘에 UV 경화 레진(Next-Dent C&B; NextDent, Soesterberg, Netherlands)을 주입한 다음 UV 경화기(Cure Box-320; Denstar, Daegu, Korea)를 5분 동안 UV를 조사하였다(5M group).
세 그룹 모두 디지털 캘리퍼스(CD-20AX; Mitutoyo, Kanagawa, Japan)를 사용하여 인공치의 4곳을 3차에 걸쳐 다음과 같이 측정하였다. 협면-설면(a-b), 근심면-원심면(c-d), 근심협면 능각-원심설면 능각(e-f), 근심설면 능각-원심협면 능각(g-h) 순으로 디지털 캘리퍼스를 사용하여 측정하였다(Fig. 4). 1차 측정 후 항온수조(HQ-HWB; Coretech, Uiwang, Korea)에 37℃를 확인 후 침적하였으며 증류수를 사용하였다(Fig.

대상 데이터

의치상용 인공치아 복제 과정은 다음과 같다. 기초상 왁스(Ex-Hard; Daedong, Daegu, Korea)에 10개의 의치상용 인공치를 배치하였다. 배치된 인공치는 기초상 왁스를 사용하여 박싱(boxing)한 다음 복제용 실리콘을 주입하였다.
본 연구에서 대조군으로 사용한 의치상용 인공치는 임상에서 주로 사용하고 있는 상악 우측 제1 대구치 인공치(32M Posterior Biotone; Dentsply, New York, USA) 10개를 선정하였다(Fig. 1, 2).
본 연구에서 사용한 의치상용 인공치아는 315~400 nm 파장에 경화되는 UV 경화 수지를 사용하였으며 UV 경화기는 400~405 nm 파장의 장비를 사용하였다[5]. 의치상용 인공치아의 측정 방법은 디지털 캘리퍼스를 사용하여 선형측정을 진행하였다.

데이터처리

세 그룹을 통계적으로 유의한 차이가 있는지 분석하기 통계 분석 소프트웨어(IBM SPSS Statistics 22.0; IMB Corp., Armonk, NY, USA)를 사용하여 one-way ANOVA를 실시하였으며, 사후검정은 Tukey로 분석하였다(α=0.05).

이론/모형

2차 측정은 항온수조에 15일 경과 후 동일한 측정 부위를 측정하였으며 3차 측정은 항온수조에 30일 경과 후 측정하였다. 변형률을 확인하기 위해서 ASTM C 326 선형측정 계산법을 사용하였다(ASTM C 236, 2009) [15].
본 연구에서 사용한 의치상용 인공치아는 315~400 nm 파장에 경화되는 UV 경화 수지를 사용하였으며 UV 경화기는 400~405 nm 파장의 장비를 사용하였다[5]. 의치상용 인공치아의 측정 방법은 디지털 캘리퍼스를 사용하여 선형측정을 진행하였다. 측정 기구의 특징은 측정 범위가 최소 0 mm에서 최대 200 mm로 측정이 가능하며, 분해능력은 0.
01 mm로 미세한 시편 측정이 가능하다. 측정 계산식은 ASTM C 326을 참고하여 측정하였다[15].

성능/효과

3D 프린팅용 UV 경화 수지로 제작한 인공치아의 변형률에 대한 결론은 다음과 같다. UV 경화 수지로 제작한 인공치아는 항온수조에 침적하였을 때 수분을 흡수함으로써 팽창 현상이 나타났으며, 특히 UV 조사가 장기간 누적이 된 인공치아는 팽창이 크게 나타났다. 항온수조에서 1일에서 15일 동안 침적될수록 팽창이 크게 나타났으나 15일에서 30일 동안은 팽창은 적게 나타났다.
전반적으로 1일에서 15일 동안은 팽창이 크게 나타났으나 15일 이후부터는 수분의 흡수가 낮게 나타났다. 기성품 의치상용 인공치는 UV 경화 의치 상용 인공치보다 수분 흡수의 영향을 덜 받는 것으로 나타났다.
또한 1일, 15일, 30일 동안 그룹 간 차이가 있는지 통계 분석을 하였으며 모두 유의한 차이를 보였다(p<0.05).
의치상용 인공치아의 측정 방법은 디지털 캘리퍼스를 사용하여 선형측정을 진행하였다. 측정 기구의 특징은 측정 범위가 최소 0 mm에서 최대 200 mm로 측정이 가능하며, 분해능력은 0.01 mm로 미세한 시편 측정이 가능하다. 측정 계산식은 ASTM C 326을 참고하여 측정하였다[15].
측정된 데이터는 정규성 검정을 실시하여 정규성을 충족하였다. 세 그룹을 통계적으로 유의한 차이가 있는지 분석하기 통계 분석 소프트웨어(IBM SPSS Statistics 22.

후속연구

추후 연구에서는 다양한 치아 형태의 인공치를 사용하여 변형률 분석과 치과용 3D 프린터를 활용하여 다양한 적층 두께에 따른 변형률의 분석도 필요할 것이다. 또한 본 연구에서 사용한 측정 방법인 디지털 캘리퍼스와 3D 측정 프로그램을 사용한 비교 분석도 필요하다. 의치상도 UV 경화 레진으로 제작이 가능하기 때문에 의치상과 인공치아의 항온수조 침적 이후에 물성평가도 진행이 필요하다고 생각된다.
본 연구에서의 한계점은 치과용 3D 프린터를 사용하지 않고 UV 경화 수지만으로 인공치를 제작하였다는 점이다. 치과용 3D 프린팅은 마이크로 단위(µm)로 적층하며 인공치를 제작한다.
a-b 부위보다 c-d 부위가 부피가 크기 때문에 수분 흡수에 따라서 오차가 발생한 것으로 생각된다. 이러한 현상은 추가적인 실험을 통해 명확하게 증명되어야 할 것이다. RT, 5M, 30M의 세 집단은 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다.
추후 연구에서는 다양한 치아 형태의 인공치를 사용하여 변형률 분석과 치과용 3D 프린터를 활용하여 다양한 적층 두께에 따른 변형률의 분석도 필요할 것이다. 또한 본 연구에서 사용한 측정 방법인 디지털 캘리퍼스와 3D 측정 프로그램을 사용한 비교 분석도 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	치과용 삼차원(three-dimensional, 3D) 프린터는 어떤 제작 방식을 사용하는가?	치과용 삼차원(three-dimensional, 3D) 프린터는 전용의 재료를 미세한 레이어 두께로 적층하여 제작 한다[1]. 치과 분야에서 주로 사용하는 전용의 재료들은 광경화 레진, 왁스, 금속 등을 쌓아 수복물을 제작한다[2].
	금속 3D 프린팅 장비의 단점은 무엇인가?	금속 3D 프린팅 장비는 분말 상태의 금속 소재에 고출력 레이저를 조사하여 금속소재를 용융 접착시켜 쌓는 방식이다. 그러나 다른 프린팅 방식에 비해 유지관리 비용이 많이 소요되기 때문에 대중적으로 사용하기에는 한계가 있다. 반면 광(ultraviolet, UV)경화 3D 프린팅은 UV 액상에 UV를 조사하여 쌓는 방식이다.
	UV 경화는 무엇인가?	UV 경화는 UV 개시제(photoinitiator)에 UV를 조사함으로써 개시 반응이 시작되고 모노머(monomer), 올리고머(oligomer), 각종 첨가제가 연속 반응을 일으켜 경화(photopolymerization)되는 과정이다[4,5]. UV 경화 레진의 적용 범위는 인쇄용 잉크, 의료용, 홀로그램 저장 매체, 접착제 등 폭넓게 사용하고 있는 추세이며 치과 분야에서도 보철물 적용사례가 증가하고 있다[4,5].

참고문헌 (20)

Kim DY, Jeong ID, Kim JH, Kim HY, Kim WC. Reproducibility of different coping arrangements fabricated by dental micro-stereolithography: evaluation of marginal and internal gaps in metal copings. J Dent Sci. 2018;13:220-225.

상세보기
Kim DY, Kim JH, Kim HY, Kim WC. Comparison and evaluation of marginal and internal gaps in cobalt-chromium alloy copings fabricated using subtractive and additive manufacturing. J Prosthodont Res. 2018;62:56-64.

상세보기
Kang W, Lee HK. A study of three-dimensional evaluation of the accuracy of resin provisional restorations fabricated with the DLP printer. J Kor Aca Den Tec. 2020;42:35-41.
Do HS, Kim DJ, Kim HJ. Application of UV-curable materials. J Adhes Interface. 2003;4:41-51.
Kim DY. Difference between shrinkage rate of irradiation amount of 3D printing UV curable resin and shrinkage rate according to a constant temperature water bath. J Kor Aca Den Tec. 2020;42:113-120.
Kim MJ, Kim KH, Yeo DH. Fabrication of computeraided design/computer-aided manufacturing complete denture and conventional complete denture: case report. J Dent Rehabil Appl Sci. 2016;32:141-148.

원문보기 상세보기
Lee S, Hong SJ, Paek J, Pae A, Kwon KR, Noh K. Comparing accuracy of denture bases fabricated by injection molding, CAD/CAM milling, and rapid prototyping method. J Adv Prosthodont. 2019;11:55-64.

원문보기 상세보기
Jeong DG, Oh KC, Shim JS, Park JM. Rehabilitation with implant-supported fixed dental prostheses using digital duplication technique on customized artificial tooth, interim denture and implant surgical template: a case report. J Korean Acad Prosthodont. 2019;57:397-404.

원문보기 상세보기
Choi YS, Lee JS, Cho IH. Comparative study on wear resistance and hardness of several artificial resin teeth. J Dent Rehabil Appl Sci. 2008;24:129-146.
Kim WC, Kim JH, Lee WS, Kim KB, Kim JH, Jeon JH, et al. Dental materials. 4th ed. Seoul: Daihak Publishing Company, 2015.
Wimmer T, Gallus K, Eichberger M, Stawarczyk B. Complete denture fabrication supported by CAD/CAM. J Prosthet Dent. 2016;115:541-546.

상세보기
Chen SG, Yang J, Jia YG, Lu B, Ren L. TiO2 and PEEK reinforced 3D printing PMMA composite resin for dental denture base applications. Nanomaterials (Basel). 2019;9:1049.

상세보기
Park KM. Study on shear bond strength of various composite resins to artificial denture teeth. J Kor Aca Den Tec. 2014;36:171-177.

원문보기 상세보기
Kim JY, Kim HS, Pae AR. Considerations for increasing denture stability: a case report. J Korean Acad Prosthodont. 2012;50:311-317.

원문보기 상세보기
ASTM International. ASTM C326-09, standard test method for drying and firing shrinkages of ceramic whiteware clays. West Conshohocken (PA): ASTM International, 2009.
Kang SY, Park JH, Kim JH, Kim WC. Accuracy of provisional crowns made using stereolithography apparatus and subtractive technique. J Adv Prosthodont. 2018;10:354-360.

원문보기 상세보기
Park JS, Park MG. Effect of aging treatment on the flexural properties of polymer provisional restoration materials. Korean J Dent Mater. 2013;40:215-221.
Kim DY, Park JY, Bae SY, Kang HW, Kim JH, Kim WC. Evaluation of fitness according to application of glass fiber reinforcement for lower jaw complete denture. J Kor Aca Den Tec. 2018;40:201-207.
Park DR, Bae JM. Mechanical properties and biocompatibility of experimental 3D printing denture base resin. Korean J Dent Mater. 2019;46:253-262.

상세보기
Kim DY, Jung ID, Park JY, Kang SY, Kim JH, Kim WC. Accuracy evaluation of resin complete denture made with glass fiber mesh reinforcement before and after curing. J Kor Aca Den Tec. 2017;39:25-33.

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format