서론
디지털 치의학의 발전은 치과 진료의 패러다임을 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 빠르게 전환시키고 있다. 구강스캐너, CAD/CAM 시스템 및 3D 프린팅 기술의 발달로 보철물 제작 과정은 더욱 정밀하고 효율적으로 변화하였으며, 일부 임상에서는 환자 내원 후 약 2시간 이내에 최종 보철물을 장착하는 당일 수복 치료(Same-day Dentistry)가 가능해졌다. 이러한 변화는 디지털 장비뿐만 아니라 보철 재료와 제조 기술의 지속적인 발전이 함께 이루어졌기 때문에 가능하였다.

현재 하이브리드 세라믹은 세라믹의 기계적 특성과 레진의 탄성 및 가공성을 결합한 재료로, 심미성과 가공성이 우수하여 인레이, 온레이, 베니어 및 단일 크라운 등 다양한 간접 수복물에 활용되고 있다. 그러나 대부분의 하이브리드 세라믹 재료는 CAD/CAM 밀링용 블록 형태로 공급된다. 밀링 방식은 절삭 과정에서 상당량의 재료가 삭제되어 폐기될 수 있으며, 절삭 버의 마모와 교체 비용, 장비 유지관리 비용 및 복잡한 형상 재현의 제한 등이 임상적·경제적 부담으로 작용할 수 있다.

최근 이러한 한계를 보완하기 위한 방법으로 적층제조(Additive Manufacturing) 기술인 3D 프린팅이 치과 보철 분야에 빠르게 도입되고 있다. 3D 프린팅은 필요한 형상을 적층하여 제작하기 때문에 재료 손실을 줄일 수 있고, 복잡한 수복물의 형태를 정밀하게 구현할 수 있으며, 한 번의 출력으로 여러 개의 보철물을 동시에 제작할 수 있다는 장점이 있다. 또한 제작 시간과 장비 운용 비용을 줄일 수 있어 당일 수복 시스템의 효율성을 높일 수 있다.

다만 일반적인 3D 프린팅용 치과 레진은 세라믹 기반 수복재와 비교하여 세라믹 필러의 함량이 낮을 수 있으며, 장기간 사용 시 기계적 물성, 마모 저항성 및 표면 안정성에 대한 고려가 필요하다. 따라서 3D 프린팅의 제조 효율성과 하이브리드 세라믹의 재료적 특성을 동시에 확보할 수 있는 고함량 세라믹 필러 기반의 출력 소재가 요구된다.

본 증례에 사용된 CERAFIT은 70wt% 이상의 세라믹 필러를 함유한 3D 프린팅용 하이브리드 세라믹 재료이다. 제조사 자료에 따르면 점도는 3,000cP 이하이며, 후경화 및 열처리 후 굴곡강도는 약 170MPa이다. 높은 세라믹 함량과 비교적 낮은 점도를 통해 출력성과 기계적 물성을 동시에 확보하도록 개발되었으며, 160℃ 열처리를 포함한 후처리 공정을 통해 중합도와 기계적 안정성을 향상하도록 설계되었다.

 

 

본 증례에서는 CERAFIT을 이용하여 인레이 수복물을 3D 프린팅 방식으로 제작하고, 출력 크기 보정값에 따른 적합도를 비교하였다. 또한 약 20분 이내의 출력 공정을 포함한 디지털 워크플로우를 임상에 적용함으로써, 고함량 하이브리드 세라믹 소재를 이용한 3D 프린팅 인레이의 제작 가능성과 임상적 활용 가능성을 평가하고자 하였다.

 

제작 방법
본 증례에서는 3D 프린팅용 하이브리드 세라믹 재료인 CERAFIT(EZ Ceramics Forum, Korea)을 사용하였다. 해당 재료는 세라믹 필러 함량이 70 wt% 이상이며, 점도가 3,000 cP 이하로 비교적 낮아 광경화 방식의 3D 프린터에서 출력이 용이하다는 점을 고려하여 선택했다. 또한 제조사 자료에서 제시된 후처리 후 굴곡강도가 약 170MPa인 점도 재료 선택의 기준으로 고려했다.

먼저 출력물의 마진 적합도와 크기 보정값을 확인하기 위해 스터디 모델 3종과 임상 모델 1종을 이용하여 총 4개의 인레이를 디자인했다. 인레이 디자인은 3Shape 소프트웨어를 이용했으며, 디자인 시 시멘트 공간은 0.07mm로 설정했다.

각각의 인레이 디자인에 대하여 출력 크기를 99.05%, 100%, 100.05% 및 100.1%로 조정했다. 4개의 디자인을 네 가지 크기 조건으로 각각 출력해 총 16개의 인레이 시편을 제작했다.

 

 

인레이는 출력판에서 교합면을 기준으로 지지구조를 설정하여 배치했으며, 약 20분 이내에 출력이 완료되도록 출력 조건을 설정했다. 출력이 완료된 인레이는 CERAFIT 전용 세척제를 사용해 표면에 잔류한 미중합 재료를 제거했다. 세척 후 후경화기에서 10분간 광경화를 시행했고, 지지구조를 제거하고 표면을 정리했다. 

제작된 각 인레이는 해당 모델에 시적해 변연 적합도, 내면 적합도, 삽입 정도 및 전체적인 형태 재현성을 비교했다. 네 가지 크기 보정 조건 가운데 가장 우수한 적합도를 보인 조건을 임상용 인레이 제작에 적용했다.

 

출력 장비 및 사용 재료
• 사용 재료: CERAFIT, EZ Ceramic Research Group  
• 광원 방식: COB 광원 기반 LCD 방식    
• 디자인 프로그램: 3Shape    
• 출력 크기 조건: 99.05%, 100%, 100.05%, 100.1%    
• 세척제: CERAFIT 전용 세척제    
• 출력 소요 시간: 약 20분 이내  
• 3D 프린터: Phrozen Sonic Mini 8K S
• 출력판 및 수조: 미니 출력판 및 미니 수조(제조사 제공)
• 시멘트 공간: 0.06~0.08 mm
• 출력 수량: 총 16개
• 광후경화 시간: 10분

 

 

결과
네 가지 크기 조건으로 출력한 총 16개의 인레이는 모두 출력 실패나 형태 변형 없이 제작됐다. 미세한 와동 형태와 교합면의 해부학적 구조가 비교적 명확하게 재현되었으며, 출력 후 세척과 후경화 과정에서도 육안으로 확인되는 균열이나 파절은 관찰되지 않았다.

출력 크기 보정값에 따른 모델 적합도를 비교한 결과, 100% 크기로 출력한 인레이가 가장 안정적인 삽입과 양호한 변연 적합도를 나타냈다. 이에 따라 임상용 인레이는 원래 디자인 크기인 100% 조건으로 출력했다. 완성된 임상용 인레이를 구강 내에 시적한 결과, 와동 내 삽입과 안착이 원활했으며 변연부의 연결 상태도 양호하게 관찰됐다. 해당 인레이의 모델 및 구강 내 적합 상태는 그림 4,5에 나타냈다.

CERAFIT을 이용해 제작한 16개의 인레이는 모두 안정적으로 출력됐으며, 인레이 제작에 필요한 투광성과 색조 재현성도 임상적으로 수용 가능한 수준으로 관찰됐다. 특히 얇은 변연부에서도 출력 형태가 비교적 안정적으로 유지되었으며, 와동 경계와 마진의 재현성도 양호했다.

 

결론
본 증례에서는 70wt% 이상의 세라믹 필러를 포함한 3D 프린팅용 하이브리드 세라믹 재료인 CERAFIT을 이용해 인레이 수복물을 제작하고 임상에 적용했다. 4개의 인레이 디자인에 대해 네 가지 출력 크기 조건을 적용해 총 16개의 인레이를 제작했으며, 모든 시편이 출력 실패 없이 제작됐다.

출력 크기 보정값에 따른 적합도를 비교한 결과, 별도의 확대 또는 축소를 적용하지 않은 100% 출력 조건에서 가장 양호한 적합도가 관찰됐었다. 이에 따라 임상용 인레이 역시 100% 크기로 제작했으며, 모델과 구강 내 시적에서 양호한 삽입도와 변연 적합도를 확인할 수 있었다.

또한 약 20분 이내에 인레이 출력이 가능했으며, 세척과 광후경화를 포함한 후처리 공정도 비교적 간단하게 수행할 수 있었다. 이러한 결과는 고함량 하이브리드 세라믹 소재를 이용한 3D 프린팅 방식이 인레이 수복물 제작에 적용될 수 있으며, 디지털 워크플로우를 통한 당일 수복 치료의 효율적인 제작 방법으로 활용될 가능성이 있음을 보여준다.

다만 본 증례는 제한된 수의 모델과 단일 임상 증례를 대상으로 시행되었으며, 적합도 평가는 주로 임상적 관찰을 기반으로 이루어졌다.