[최신치의기공임상학술논문] 절삭가공 방식과 적층가공 방식으로 제작한 지르코니아 브릿지의 진실도 평가 (Pilot test)
상태바
[최신치의기공임상학술논문] 절삭가공 방식과 적층가공 방식으로 제작한 지르코니아 브릿지의 진실도 평가 (Pilot test)
  • 제로 편집팀
  • 승인 2022.04.29 10:55
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

Trueness evaluation of zirconia bridge fabricated by subtractive and additive manufacturing methods
(Pilot test)

 


Purpose: This study aimed to evaluate the marginal, internal and pontic base discrepancies of the zirconia 3-unit fixed dental prosthesis(FDPs) fabricated by subtractive and additive manufacturing methods.

Materials and methods: A typodont model without the maxillary left first molar was scanned and 3-unit fixed dental prosthesis was designed using computer-aided design(CAD) software. 3-unit FDPs were fabricated by subtractive and additive manufacturing methods respectively.(N=2) 3-unit FDPs were scanned with an extraoral scanner and 3D deviation analysis was applied to the scanned data for evaluating the discrepancies in marginal, internal and pontic base. The discrepancy was evaluated using root mean square (RMS) value. 

Results: The marginal, internal and pontic base of trueness mean values of zirconia bridge fabricated by subtractive manufacturing were 20.8㎛, 24.7㎛ and 6.5㎛. The marginal, internal and pontic base of trueness mean values of additive manufacturing were 66.0㎛, 88.9㎛ and 27.2㎛. 
Conclusion: Trueness of the 3-unit FDPs fabricated by additive manufacturing method was higher than subtractive manufacturing method, but Trueness value was within the clinically acceptable range.
 

 

서론
이중구조나 단일구조인 세라믹 계열의 수복물은 치과기공사의 수작업에 의해 제작되어 세심한 작업과 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 치과기공사의 숙련도에 따라 정확도 및 형태에서 차이를 보일 수 있는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 도입된 CAD/CAM 시스템은 CAD 단계에서 수복물의 접착을 위한 시멘트 공간 설정 단계가 있어 지대치와 수복물 사이의 일률적인 두께 설정이 가능하고 수복물의 일정한 두께 및 외형을 정확하게 설계할 수 있다. 또한 수작업으로 진행할 때 발생하는 기포 및 수축 등의 단점을 보완한 방식으로 고도의 숙련도가 요구되지 않는 장점이 있다. 따라서 CAM 시스템인 절삭가공 방식을 이용해 치과용 세라믹 계열인 지르코니아를 가공하였고 높은 정확도 및 강도로 인해 지르코니아 수복물의 제작과 쓰임이 널리 상용화 되었다. 그렇지만 재료의 낭비와 미세 부위 및 심한 언더컷에 대한 재현이 밀링 장비의 축과 각도의 한계로 인해 어려운 단점이 있다. 최근에 연구 및 개발되고 있는 CAM 시스템인 적층가공 방식은 절삭가공 방식의 단점인 재료의 낭비를 줄이고 미세 부위 및 언더컷과 같은 복잡한 형태도 제작할 수 있다고 알려져 있다. 최종 수복물의 내면 및 변연의 정확도는 환자의 구강 내에서 장기적인 수명과 성공의 중요한 척도이다. 부정확한 변연 적합은 플라그의 축적, 시멘트의 누출, 치아 우식 및 치주질환 등의 원인이 된다. 또한, 수복물의 부정확한 내면 적합은 시멘트의 두께가 증가하고 유지력 변화, 수복물의 내구성이 감소하는 원인이 된다. CAD/CAM 시스템을 이용한 치과수복물 제작이 증가함에 따라 절삭 및 적층 가공 방식으로 제작된 지르코니아 치과수복물의 내면 및 변연 정확도에 관한 연구가 진행되고 있다. 또한 선행 연구에 따르면 적층가공 방식으로 제작한 치과용 지르코니아 단일 수복물의 정확도는 임상적으로 적용이 가능한 수치의 범위 안에 포함되어 있다고 보고한 바 있다. 그렇지만 지르코니아 치과수복물을 이용한 내면 및 변연 정확도의 연구는 단일치에 국한되어 있고, 두 치아 이상의 브릿지 수복물의 내면 및 변연 적합도의 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 절삭가공과 적층가공으로 제작한 인공치가 포함된 3본 고정성 지르코니아 수복물의 내면 및 변연 정확도를 평가해보고자 한다.

 

연구 방법 및 재료
1. 모형 선택 및 수복물 제작
인공치가 포함된 지르코니아 3본 브릿지를 제작하기 위해 상악 좌측 제2소구치와 제2대구치가 프랩되어 있고 상악 좌측 제1대구치가 상실된 치아모형(D85DP-500B.1, Nissin Dental, Japan)을 주모형으로 이용했다. 모델 스캐너로 주모형을 스캔하고 CAD software(3Shape, Copenhagen, Denmark)를 이용하여 해부학적인 형태의 3본 브릿지를 디자인했다. 디자인된 파일은 STL 형식으로 저장 후 CAM system의 절삭가공 방식(Subtractive manufacturing)인 SU group(K5, VHF camfacture AG, Germany)과 적층가공 방식(Additive manufacturing)인 AD group(INNI-Ⅱ, AON Co. Ltd, Korea)으로 시편을 각각 1개씩 제작했다(Fig 1, 2).

 2. 3차원 평가
3차원 정확도 평가를 위해 총 2개의 시편을 모델 스캐너(E4, 3-Shape, Copenhagen, Denmark)(Fig 3)로 스캔하였다. 스캔 된 데이터는 STL 파일로 저장 후 3차원 평가 프로그램(Geomagic control X, Geomagic Gmbh, Germany)으로 내면과 마진, 인공치 베이스 부분을 구분하여 편집하고 기준 STL 파일과 중첩하여 정확도를 평가했다. 중첩된 데이터의 편차를 분석하기 위해 3차원 색차 분석을 생성하였다. 파란색 영역은 음의 편차를 나타내며 빨간색 영역은 양의 편차를 나타낸다(Fig 4, 5). 정확도 평가를 위해 RMS 값(Root mean square)을 적용하여 계산하였다. 공식은 다음과 같다. N은 총 측정 포인트 수, X1은 기준 데이터의 측정 포인트, X2는 크라운 스캔데이터의 측정 포인트이다. RMS 값이 낮으면 높은 정확도를 나타낸다.

 

결과
진실도 평가 결과는 table1과 같다. SU group의 진실도는 변연 20.8㎛, 내면 24.7㎛ 및 인공치 베이스 6.5㎛로 나타났고 AD group의 진실도는 변연 66.0㎛, 내면 88.9㎛ 및 인공치 베이스 27.2㎛로 나타났다.
 

 

결론 및 고찰
본 연구는 절삭가공 방식과 적층가공 방식으로 제작한 지르코니아 3본 브릿지 수복물의 변연, 내면 및 인공치 베이스의 진실도를 분석하였다. 절삭가공 방식의 단점을 보완한 적층가공 방식은 임시치아, 서지컬 가이드, 교정용 모형 등 다양한 치과 보철물을 제작하는 데에 많이 사용되어 왔다. 하지만 세라믹 계열인 치과용 지르코니아는 임상에서 상용화 되어있지 않다. 그렇기 때문에 적층가공 방식으로 제작된 지르코니아에 대한 정확도와 기계적 특성 및 색차분석 등의 연구는 부족한 실정이다. 세라믹 3D 프린팅 제작 과정은 일반적으로 세라믹-고분자 혼합체의 슬러리가 잉크 또는 페이스트 형태로 담긴 수조에 광중합을 통해 출력물이 제작되고, 세척, 탈지, 소결, 마무리 다듬는 과정을 거쳐 최종 보철물로 완성이 된다. 이러한 세라믹 3D 프린팅은 긴 공정시간의 단점이 있는데, 이러한 단점이 임상의 적용을 어렵게 만들고 적용 분야를 한정시키는 결정적인 요인으로 작용하고 있다. 그 중 탈지(Debinding) 및 소결(Sintering) 과정이 공정시간 증가의 주된 원인으로 작용하고 있고, 이를 수축율을 유지하면서도 시간을 단축시키기 위한 시도는 계속 진행되고 있다. 본 연구에서 진행된 절삭가공 방식과 적층가공 방식으로 제작된 지르코니아 3본 브릿지 수복물의 진실도 평가를 통해서 임상 적용에 대한 한계점을 찾아보고자 한다. 연구 결과는 단순히 수치로만 평가하였을 때 적층가공 방식의 정확도가 절삭가공 방식의 정확도보다 낮았다. 하지만 선행 연구에서 보고된 임상 적용 한계점인 120㎛ 이내에 포함되므로 임상적 의의가 있다. 제한점으로, 본 연구는 예비실험으로 시편의 개수가 1개인 점과, 수복물의 제작과정에 따라서 정확도의 정도에 영향을 줄 수 있다. 앞으로 시편의 개수를 늘리거나 제작과정의 다양한 요인이 정확도에 미치는 영향의 연구가 후속되어야 할 것이다 

 


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.
주요기사