ZERO에서 시작하는 [디지털 치과기공소 도전 프로젝트] 코너는 
디지털치과기공소의 코로나19이후 변환되는 시대에 맞는 
보철물 제조 프로세스 흐름을 잡아가고 
시대의 변화에 앞서 나아가는 코너이다.
제로 편집팀  zero@dentalzero.com

 

 

1강좌는 디지털하드웨어와 데이터 관리 시스템 플랫폼으로 우리 치과기공소의 디지털화에 가능성 및 생각의 전환에 대해서 설명하였다. 
플랫폼 구축은 치과병원과의 원데이 보철, 원스텝, 모델리스 등 디지털 보철물 제작을 실현해 줄 수 있는 기반 시스템의 구축을 말한다.
또한 디지털화는 고객의 만족도 향상, 리메이크률에 대한 반품률 감소, 보철제작 리드타입 단축, 디지털 치과기공소의 경영 개선, 치과기공소내에서 직원과의 소통, 스마트한 업무에 대해서 논하였다.
그림 1은 강좌의 진행과정을 표현하였다. 이번 2강좌는 디지털치과의 첫 걸음이라고 할수 있는 구강스캐너/모델스캐너 제품의 종류, 원리에 대한 내용이다. 
스캐너는 크게 모형 스캐너와 구강 스캐너로 나눌 수 있으며, 구강 스캐너는 진료실에서 많이 사용하고 있다. 모형 스캐너는 치과기공소 내에서 사용하며 구강 스캐너보다 안정성 및 정밀도가 높다. 대신 치아를 3차원으로 형상화하는 공정에서 구강 스캐너에 비해 더 많은 시간이 소요된다. 시간이 지나면서 스캔속도 또한 많이 개선이 되었다.
구강 스캐너는 환자의 구강에서 바로 3차원 형상을 얻을 수 있는 장점이 있지만 정밀도 측면에서는 모형 스캐너에 비해 아직 낮은 성능을 가진다. 하지만 모형 스캐너보다 절차가 쉽고 간단하다는 장점을 가지고 있어, 앞으로의 연구 및 발전에 큰 기대를 하고 있다. 
지금 이시간에도 구강 스캐너에 대한 연구개발은 전 세계적으로 진행되고 있으며, 구강 스캐너의 발전으로 인해 덴탈 CAD/CAM 시스템 및 시장 구조에 큰 변화가 오리라 예측된다.

 

 시중에는 많은 종류의 덴탈 스캐너가 출시되어 있다. 하지만 쉽사리 선택할 수가 없는 것이, 스캐너를 선택하는 것은 보철물의 정밀도를 선택하는 것과 마찬가지기 때문이다. 그렇기 때문에 스캐너의 하드웨어적인 사양과 특성, 그리고 소프트웨어적 측면을 고려해 선택해야 한다.

디지털 보철 치과의 시작은 기본적인 구강스캐너와 모델스캐너의 이용과 함께 CAD/CAM, 3D 프린터 기술을 이용하는 것에서부터 출발한다. 
선진국의 경우 절반 이상 모델스캐너, 구강스캐너의 디지털적인 연결성을 고려하여 치과병원과의 업무효율을 높이고 구체적이고 체계적인 노하우를 축적하고 있는 현실이다. 
앞으로 치과병원 구강스캐너의 구매는 원장님들의 업무효율성, 진료시간 단축, 환자편의성 차별화 마케팅 요소로 활용하고 있는 사항이다. 치과병원의 빠르고 정확한 치료를 원하는 환자에 대한 적극적인 대응은 요즘시대에 꼭 필요한 요소가 되어가고 있어 치과기공소와 소통과 협업의 업무를 지속하는 것이 더 효율적이라 판단한다.

우리 기공소의 디지털 장비 구매만으로 디지털 치과기공소 만드는 것은 아니며, 정말 중요한 것은 각각의 치과 상황에 맞는 시스템을 갖추고 잘 활용할 수 있는 내부 플랫폼의 프로세스를 갖추는 일이다. 
디지털 치과 만들기에 막 입문 한 치과라면 구강스캐너를 구입 후 외주 치과기공소 협업을 통해 엔트리급의 시스템을 만들 수 있는 기반을 만드는 방법이 수월할 수 있기 때문이다.

 

일단 구강스캐너를 구매하고자 하는 원장님과 협업을 잘하기 위해서는 내가 갖추고 있는 CAD소프트웨어와 잘 맞아야 한다. 또한 구강 스캐너 하드웨어 구매에도 같이 도움을 주게되면 좋은 결과를 마케팅적으로 좋은 결과를 기대할 수 있다. 

또한 구강스캐너의 스캔 방법도 초기에는 같이 협력하여 도움을 줘야만 우리기공소의 업무 효율을 높일 수 있다. 그러므로 스캐너는 입력장치로서 중요한 역할을 하게 되는데, 스캐너의 기본 원리에 대해서 설명하고자 한다.

구강스캐너는 해상도, 스캔 속도 및 광학적 성능이 높을수록 더 좋은 스캐너라 말할 수 있다. 구매시 검토해야 할 항목이다.
3D 스캐너의 하드웨어적 작동 방식을 살펴보면, 물체의 표면을 광학적으로 스캔하여 먼저 점으로 된 데이터를 얻는다. [그림 2]

이것을 다시 ‘들로네(Delaunay) 분할’이라는 알고리즘을 통해 점, 선, 면으로 구성되는 3D 모델을 얻게 되 는데, 이를 와이어 프레임(wireframe) 또는 폴리곤(polygon) 모델이라고 한다. 이후에는 이 데이터를 이용해 여러 가지 작업을 할 수 있게 된다. 그림 2는 스캐너가 모델의 3D 데이터를 얻는 과정을 기본적으로 묘사하고 있는데, 계단을 스캔한 후 점으로 시작해서 점, 선, 면으로 구성되는 3D 디지털 데이터를 계산되어 얻는 것이다.

데이터를 얻을 때 하드웨어적 원리는 여러 방법이 있지만 첫번째는 공초점 현미경방식(Confocal Laser Scanner Microscopy)로 레이저를 광원으로 하여 치아표면에서 반사되어 렌즈로 오는 빛 중에서 작은 바늘 구멍과 같은 pin hole을 통해 초점과 일치하는 빛만을 광검출기로 받아 디지털화하여 이미지를 형성하는 방법이다. 중요한 점은 x, y, z 좌표값으로 설정하여 목표물을 다양한 심도 및 고해상도로 광학적 표현이 가능하다는 점이다.1,2,3  

둘째는 광삼각법(Optical triangulation)은 수 밀리미터 또는 수 마이크로미터의 정확도를 가지고 목표물에 닿지 않은 채로 거리를 측정할 수 있는 방법이다. 레이저 패턴을 물체에 투영하면 물체의 형태에 따라 도달되는 표면이 깊이가 다르고 이에 따라 센서에 도달하는 위치가 달라지는 원리를 이용하여 광원 이 왜곡되는 형태를 공간 부호화법과 같은 방법들을 통하여 3차원 정보를 얻는 방식이다.1,2

세번째는 능동적 파면추출(Active Wavefront Sampling, AWS) 표면 형상 데이터를 얻기 위해 레이저를 이용하는 대신에 회전 렌즈 조리개(rotating off-axis aperture)를 이용하여 연속적인 카메라 촬영으로 마치 비디오 녹화하듯이 스캔하고 3차원 이미지를 스크린에서 즉각적으로 나타낸다. 레이저나 광원이 사물에서 반사되어 왜곡되는 패턴을 계산하여 3D 데이터를 얻는 삼각 측정이나 레이저를 이용하는 방법보다 처리 속도가 빠르고 왜곡 및 착시가 감소한다.1,2

그 외도 응용된 몇가지 방법이 있지만 바이오의료기기 분야에서는 적용되어 사용하는 것으로 구강을 스캔하는 원리는 크게 3가지를 많이 응용하여 하드웨어와 소프트웨어를 출시하고 있다.

그림3은 스캐너의 제품군과 스캔 방식으로 종류를 분류했다.

 

모델스캐너인 T310/T510/T710 시리즈는 medit사 제품으로 9㎛/7㎛/4㎛ 정밀도를 가지며 자동상승기능이 탑재되어 있어 위치를 직접 조정할 필요가 없으며 소프트웨어는 개방형 시스템 구조이다. 카메라의 개수에 따라서 고해상도의 스캔 정보를 얻고 속도도 8초 밖에 걸리지 않는다.

3shape의 모델스캐너은 E1부터 E4까지 4가지의 구성이며, 속도와 정확도에 따라 버전관리가 된다. E4의 최고 풀아치 스캔속도 9초, 17초이며, 풀 아치 임프레션 스캔 속도는 45초, 25초이다. 소프트웨어 옵션 방법에 따라 가격 많이 다르다.
CEREC Primescan AC는 출구 포트(카메라 렌즈)와 측정할 면의 간격은 최소 0㎜부터 최대 20㎜까지 촬영이 가능하다. 최적은 2㎜이다. 터치패드와 터치스크린 모니터가 탑재되어 조작이 유연하며 간편하다. 터치 기능은 글러브 사용 여부에 관계없이 사용할 수 있다.

iTero element 제품의 모델은 제품의 특징에 따라 제품군의 옵션이 결정된다. 구강 건강상태 모니터링, 투명교정치아 등 시뮤레이터 진단이 가능하여 구강 건강상태를 체크 가능하고 활용성을 강조한 제품이다. 

i700 구강스캐너는 구강 내 스캔 시 불필요한 연조직 자동제거 기능하며, 환자의 케이스에 대한 실시간 커뮤니케이션이 가능하다.
특히 인상체 데이터와 스캔 데이터를 병합기능를 구사하여 여려운 영역까지 표현가능하며, 디자인 데이터와 보철물의 스캔 데이터를 비교분석하여 사전 진료예측도 가능하다. 또한 환자의 3D 안면 데이터와 구강스캔데이터를 정렬하여 안모의 모습으로 치료계획을 수립 가능하다.

TRIOS 4는 무선으로 정확한 구강 스캔이 가능한데다, 실제 측방 운동 스캔, 치아 우식 진단 분석, AI 스캔 기술 등 다양한 기능이 탑재되어 있다. 

CS3700은 CS3600모델 보다 1.3배 스캔속도를 자랑하고 있으며, 3D 프린터 모델빌더 기능으로 교정분석 상담 가능하다.  특히 스마트-쉐이드 매칭의 BRDF(Bidirectional Relectance Distribution Function) 기술탑재하여  쉐이드매칭이 가능하다.

Aoralscan 3은 버튼하나로 모션 기능과 스캔 작동을 동시에 할 수 있어 편리함이 높아진 제품이다. 인체공학적으로 설계되어 있어 그립감을 한층 개선시켰고 길고 슬림한 팁과 240g의 가벼운 무게로 편하게 사용할 수 있다.
 결론적으로  치과 기공소는 상황에 맞는 구강스캐너시스템을 치과병원과 소통이 잘 될 수 있는 방법으로 내부 프로세스를 적용하여 치과병원과 소통의 협업 업무구조를 갖추게 되면 업무를 받기 위한 기반 시스템을 갖추게 된다. 치아형태학에 적합한 디자인의 노하우가 있는 전문직인 우리 치과기공사는 치과의사와의 서로의 소통과 협업을 통해서 우리 치과기공소가 경쟁력을 높일 수 있는 것이다.

구강스캐너의 선택은 성능은 해상도, 스캔 속도 및 광학적 등 성능이 높고 옵션사항이 높은 것이 좋은 특징이 있지만 술자는 가성비 좋은 제품으로도 충분히 좋은 보철물을 만들 수 있다고 생각된다. 고가의 하이엔드 급의 장비를 구입하더라도 제대로 교육이 되지 못하고 또한 활용할 수 있는 인력이 없다거나 노하우가 충분히 축적되지 못한다면 좋은 결과를 얻을수 없기 때문이다. 따라서 각 치과병원의 상황에 맞는 구강스캐너 선택 조언과 플랫폼을 통한 소통으로 우리치과가공소의 경쟁력을 높이는 전략을 수립되어야 한다.
 

 

 

‘우리 기공소와 치과병원이 함께하는 디지털 협업시스템 만들기’의 지난호 2강좌는 디지털치과의 첫 걸음이라고 할수 있는 구강스캐너/모델스캐너 제품의 종류, 원리에 대한 내용이었다. 3강좌는 구강 스캐너를 활용하여 임상 및 실제 환자의 경험담을 정리하였다.

오늘치과 김석범 원장은 최신 구강스캐너 네 종류로 환자인 피스티스 최병열 대표를 직접 구강내 스캔을 진행하였으며 아래와 같은 술자가 느끼는 점들을 정리해 보았다. 

1) i700 

 

i700 구강스캐너는 구강 내 스캔 시 불필요한 연조직 자동제거 기능하며, 환자의 케이스에 대한 실시간 커뮤니케이션이 가능하다.
특히 인상체 데이터와 스캔 데이터를 병합 기능를 구사하여 여려운 영역까지 표현 가능하며, 디자인 데이터와 보철물의 스캔 데이터를 비교 분석하여 사전 진료예측도 가능하다. 또한 환자의 3D 안면 데이터와 구강스캔데이터를 정렬하여 안모의 모습을 고려한 치료계획 수립이 가능하다.
전 모델인 i500에 비해 스캔시 데이터 병합 처리속도가 빨라진 느낌으로 지속적으로 스캐너 팁에 바람이 나와 김서림을 방지하고 있다. 마취가 덜 된 부위나 대합치의 스캔시 치경부 마모가 있는 경우는 시릴 수 있을 것 같다. 스캐너가 들어있는 케이스가 마치 스마트폰을 언박싱하는 듯한 느낌으로 고급지게 구성되어 있어 설레이는 느낌을 받을 수 있다. 그리고 약간의 충격에도 이를 감지하여 다시 callibration을 하라는 경고창이 뜨는 세심함이 좋게 느껴졌다. 
2) TRIOS 4

 

TRIOS 4는 무선으로 정확한 구강 스캔이 가능하면서 실제 측방 운동 스캔, 치아 우식 진단 분석, AI 스캔 기술 등 다양한 기능이 탑재되어 있다. 무선방식이 유선에 비해 이동성이나 촬영시 편의성이 많이 있으나 장기간 사용시 배터리의 지속시간이 짧아질까봐 약간 걱정이 된다. 그렇게 되면 배터리를 교체하거나 유선으로 전환하여 사용하면 될 수 있을 것이다. 또 한가지 걱정거리는 해마다 지불해야 사용할 수 있는 프로그램 사용 비용이다. 장비도 고가이지만 고정적인 annual fee의 지불은 개원가에서는 부담이 될 수도 있다. 

3) CEREC Primescan AC

 

CEREC Primescan AC는 출구 포트(카메라 렌즈)와 측정할 면의 간격은 최소 0mm부터 최대 20mm까지 촬영이 가능하다. 최적은 2mm이다. 터치패드와 터치스크린 모니터가 탑재되어 조작이 유연하며 간편하다. 스크린의 터치 기능은 글러브 사용 여부에 관계 없이 사용할 수 있다. 간단히 말하자면 가격적인 부분을 제외하면 스캐닝 후 user friendly interface, 직관적인 UI로 디자인 후 밀링까지 편하게 할수 있는 풀 패키지가 준비되어 있는 장점이 있다. 한동안 sirona 만의 closed system으로 많은 유저들의 반감을 사기도 했지만 이제는 stl파일을 쉽게 전송하는 open system으로 전환되어 다양한 기계들과의 혼합사용도 가능하게 된 큰 장점이 있다. 

4) CS3700

 

CS3700은 CS3600모델 보다 1.3배 스캔속도를 자랑하고 있으며, 3D 프린터 모델빌더 기능으로 교정분석 상담이 가능하다. 특히 스마트-쉐이드 매칭의 BRDF(Bidirectional Relectance Distribution Function) 기술을 탑재하여 쉐이드 매칭이 가능하다. 다른 스캐너 모델들과는 달리 스캔 팁이 90도각도로 휘어져 있어 편할 수도 있겠다는 생각이 들었다. 그리고 교합면을 쭉 찍고 buccal로 돌아 lingual 쪽으로 돌게 되는 보통의 스캔 방법과는 달리 이어지지 않고 찍었을 때 데이터의 병합속도가 빠른 점이 꽤 만족스러웠다. 그리고 buccal bite를 채득 시에 full arch인 경우 왼쪽, 오른쪽, 정중부 쪽 이렇게 최소 세 부위 이상을 스캔해야 상하악 교합을 잡아주는데 초보 스캐너 사용자의 경우 좀 더 세심히 진행할 수 있겠다는 생각이 들었다. 그리고 능숙한 사용자의 경우에는 이런 과정이 번거로울 수도 있겠다는 생각이 동시에 들었다. CS3700 스캐너는 이번 4개 스캐너에는 언급이 되진 않았지만 i-tero 스캐너를 사용할 때와 상당히 유사하다는 느낌이 들었다. 다만 i-tero 가 성인용 칫솔이라면 CS3700은 주니어용 칫솔 같은 느낌으로 상당히 작은 사이즈이다. 

피스티스 최병열 대표는 오늘치과 김석범 원장을 통해 구강스캐너 임상체험 내용을 최신 4가지 구강스캐너 모델 i700, TRIOS 4, CEREC Primescan AC, CS3700을 가지고 비교 검토하였다. 

최신 구강스캐너들은 정확한 인상채득을 위하여 환자의 편의성을 고려한 디자인으로 제작되었다는 느낌이 들었다. 많은 구강스캐너 중 4가지의 모델에 대하여 개인적(주관적) 관점에서 체크 하였다. 네 가지의 비교분석은 여기서는 생략을 하며 술자는 인상 채득시 걸리는 시간, 환자가 느끼는 이물감 정도, 트레이 디자인에 따라서 검토하였다. 특히 반복적인 긴 시간의 인상채득은 환자에게도 불편함을 주는 것은 사실이다. 
인상재를 이용한 인상 채득과 디지털을 이용한 구강스캐너 인상 채득은 확실한 차이가 있다고 생각한다. 

테스트 방법은 전통적인 인상재를 이용한 인상채득을 경험을 한 후 디지털 인상 채득을 실시하였다. 전통적인 인상채득은 시간이 긴 느낌이 있었으며, 인상채득 시의 구토, 침, 혀가 경직되는 경우가 있었다. 또한 좋지 못한 냄새와 물컹한 느낌으로 치아 내에 끼는 현상에 때문에 어려움이 존재하였다.

저의 개인적인 만족도는 구강스캐너가 더 좋은 느낌을 가지고 특히 과거에 비교하여 속도가 많이 빨라 불편함이 없었으며, 모델마다 조금의 차이가 있었지만 그래도 전통적인 방식보다 구토 및 침 등 경직되는 느낌이 적었다.
하지만 구강 내에 방향은 전환해가며 반복해서 측정하는 것 때문에 조금의 불편한 점과 입안에 들어가는 트레이 즉 광학센서 크기로 모델마다 불편함의 차이가 조금 있었다. 

숙련도가 낮을 경우 환자의 편의성을 고려한다면 고가의 구강스캐너 제품군이 좋은 느낌이 있었다. 당연한 결과이지만 디지털 진료의 첫 단추라 여길 수 있는 구강 스캐너의 장점은 누구나 쉽게 배우고 동일한 결과가 나오는 특징을 가지고 있어야 한다. 인상채득은 조금만 잘못되어도 다시 작업을 해야 한다. 구강 스캐너는 중요 부위를 치과의사가 하고 나머지 부분은 스탭이 한 뒤 체크해도 된다. 무엇보다 기록이 영구적으로 저장되고, 데이터 공유가 쉽다는 점은 디지털의 가장 큰 장점으로 데이터가 컴퓨터에 남아 있어 환자의 보철이 잘못되었을 때 추가 임상이 필요없이 보철물 재제작이 매우 간단하다. 그리고 클릭 한 번으로 스캔 데이터가 기공소로 바로 전달된다. 이제는 디지털 치과병원으로 기본적인 Zirconia crown, Inlay, Custom abutment, Temporary는 제작이 훨씬 쉬워지고 간단해 질 것으로 생각 한다.

결론으로 네 가지 모델 구강스캐너는 최신 모델이라 정밀도는 우수한 결과를 확인하고 임상디자인 내용에 대해서 별 차이가 없었다. 구강스캐너의 교육 숙련도를 통하여 스텝의 인상 채득 시간 단축 및 정밀한 데이터를 얻는 것이 디지털 인상 채득의 경쟁력을 강하시키는 지름길이라 생각한다.