서론
3차원 스캐너와 컴퓨터를 활용하는 CAD&CAM system은 Francois Duret에 의해 1971년도에 도입되었다1. CAD&CAM 도입으로 지대치를 포함하는 형상을 3차원 디지털 인상으로 전환하는 스캔과정은 필수적인 요소로 자리 잡고 있다.
일반적으로 디지털 인상을 얻기 위한 스캐너는 환자구강 내를 직접적으로 스캔하여 얻는 방식인 구강 내스캐너와 작업모형을 만든 후 이를 스캔하는 구강 외스캐너가 있다. 구강 외 스캐너는 접촉식 스캐너, 레이저 스캐너, 광학식 스캐너로 분류된다. 접촉식 스캐너의 경우에는 물체에 탐촉자를 직접 접촉시켜 디지털 모형을 얻기 때문에 정밀성은 높으나 스캔시간이 오래 걸리며 모형의 손상을 야기 할 수 있는 문제점이 있다2. 때문에 임상에서는 레이저 스캐너와 광학식 스캐너가 주로 사용되고 있다.
이러한 스캐너는 대상물을 스캔하여 디지털 인상을 채득하는 기구이므로 인상체의 정밀도를 좌우하게되고, 이는 치과 수복물의 정확도에 영향을 다3,4. 그리고 보철물의 정확도가 우수하지 못 할 경우에는 2차 치아우식증, 치주질환 등이 발생될 수 있으므로 정밀한 디지털 인상채득은 성공적인 수복치료를 위한중요한 요인 중 하나로 여겨지고 있다5.
따라서 본고에서는 임상에서 주로 사용되고 있는 레이저 스캐너와 광학식 스캐너로 채득된 디지털 모형의 정확도에 대해 고찰해 보고자한다.

본론
레이저 스캐너(3Shape A /S, Copenhagen,Denmark)와 광학식 스캐너(Identica Blue; Medit)는 각기 다른 작동 방식을 지녔다(그림1).레이저 스캐너의 경우에는 삼각 측량법을 활용하는데, 이는 3차원 형상의 레저 빔이 측정 파라미터인 CCD(Charge Coupled Device) Array의 눈금에 닿아 레이저와 렌즈 초점의 길이와 거리를 알 수 있게 된다6. 한편 광학식 스캐너는 큰 폭에서 작은 폭으로 줄무늬 모양의 빛을 여러 차례 투사하고, 그 패턴의 변형 형태를 삼각측량법으로 계산하므로써 3차원 정보를 얻어낸다6.
앞서 말한 삼각 측량법은 어떤 한 점의 좌표와 거리를 삼각형의 성질을 이용하여 알아내는 방법이다. 즉관측 하는 두 점간 거리를 알고, 각 관측 점에서 목표점까지의 각도가 주어지면 사인 법칙 등을 이용하여그 목표점에 대한 좌표와 거리를 알아내는 방법을 말한다(그림 2).

 

그림 2. 스캐너 종류에 따른 측정원리

본고에서는 이렇게 각기 다른 작동 방식을 지닌 스캐너에서 취득 된 디지털 모형의 정확성을 평가하기위해서 선형 측정방법을 사용하였다. 선형 측정 방법이란 스캔 전 경석고 모형과 스캔 후 디지털 인상의 계측지점을 선정한 후 각 거리를 측정하여 비교평가하는 방법이다.
계측지점으로는 좌우 상악 견치 교두정과 좌우상악 제 1대구치 근심설측교두정의 네 점을 선정하였다. 먼저 경석고 모형(CA M Strone-N;Ernst Hinrichs GMBH, Goslar, Germany)의 계측지점 간 거리는 digital veneer calipers(DVC,CD-20PSX;Mittutoyo Co., Kawasaki, Japen)를 이용하여 측정하였다.
그 후 경석고 모형을 레이저 스캐너와 광학식 스캐너로 스캔하여 디지털 모형을 취득하였다. 이어서 디지털 모형 계측지점 간 거리 측정을 위하여 두 지 프로그램을 사용하였는데, 레이저 스캐너의 경우에는 폐쇄형 STL 방식이므로 자체 3shape3D viewer(3 shpae A/S)를 사용 하였고, 광학식 스캐너는 Delcam powerSHAPE pro(Delcam copy;Delcam plc, Brimingham, UK)를 사용하여 측정하였다. 그리고 각 디지털 모형의 측정된 계측지점의 거리를 경석고 모형의 계측지점 거리와 비교하였다.
연구 결과 디지털 인상이 경석고 모형보다 0.16~0.46mm 범위 내로 작게 측정되었다. 디지털 인상의 정확성을 평가한 다른 선행 연구들에서도 같은 결과를 보여주는데, 이러한 이유는 스캔 시 embrasure 부위를 정확하게 재현시키지 못했기 때문인 것으로 보여 진다. 실제로 embrasure 부위는 undercut이 크기 때문에 스캐너의 빛 또는 레이저가 투영이 잘 되지 않아 재현성이 떨어지는 결과를 야기할 수 있다.

그림 3. 계측지점 간 거리 측정
 

고찰 및 결론
본고에서는 레이저 스캐너와 광학식 스캐너의 디지털 인상의 정확도를 살펴보았다. 그 결과 디지털 인상이 경석고 모형보다 작게 측정된 것을 알 수 있었다.
Santro 등에 따르면 경석고 모형과 디지털 모형의 차이가 0.16~0.46mm 정도를 벗어나지 않는다면 보철물 제작에 있어 큰 영향을 미치지 않는다고 보고하였다7. 이와 비교하여 사용된 레이저 스캐너와 광학식 스캐너는 모두 0.16~0.46mm 내의 차이를 보여 주었으므로 임상적으로 사용이 가능하다고 사료된다.
본 연구의 한계점으로는 선형 측정을 하였기 때문에전체적인 길이의 변화를 가늠할 수는 있지만 형태학적이 차이는 알 수가 없었다.
따라서 앞으로의 연구에서는 2차원적인 선형측정 뿐만 아니라 공학 분야에서 쓰이는 3차원 측정을 통하여 형태학적 차이를 검증하는 것이 필요하다고 생각한다.