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[최신 치의기공임상학술논문] 치과용 청색광 모형 스캐너를 사용한 멀티 스캔의 3차원 반복재형성 평가: 예비실험Evaluation of Three-Dimensional Reproducibility of Multi-Scan Using a Dental Blue Light Model Scanner: Pilot Experiment
제로 편집팀  |  zero@dentalzero.com
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승인 2019.01.04  14:43:11
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Abstract
The purpose of the study was to compare the reproducibility of the blue light model scanner with the multi-die. Three dimensional evaluation was performed by arranging one and eight in a multi-die tray of a blue light model scanner. In the RMS, the group with the best reproducibility was the OA group, and the worst group was the EA group. There was a statistically significant difference between the two groups (P<0.05). The mult-die tray, it is recommended to use a small amount of the preparation scan.

   
 
   
 

서론
최근 치과 CAD/CAM 시스템이 도입된 이래로 다양한 치과 보철물 제작이 가능하게 되었다.
CAD/CAM 시스템이 도입에 따른 작업이 간소화로 인해 시간의 단축과 경제적인 비용이 줄어들 뿐만 아니라 작업 환경이 크게 개선되고 있다.
캐드캠 시스템은 일반적으로 3차원 소프트를 사용한 디자인과 장비를 사용한 제조과정으로 분류 된다.
그러나 전 단계인 치과용 모형 스캐너를 통해서 3차원 데이터를 얻는다. 치과에서 주로 사용되는 스캐너는 일반적으로 구강 외 스캐너(Extra Model Scanner)와 구강 내(Intraoral Scanner)를 사용하고 있다. 구강 외 스캐너는 레이저 모형 스캐너(Laser Model Scanner), 광학식 모형 스캐너(Optical Scanner)인 백색광 스캐너(White Light Model Scanner)와 청색광 모형 스캐너(Blue Light Model Scanner)를 사용하여 3차원 스캔 데이터를 얻는다.
치과기공 과정에서는 일반적으로 구강 외 스캐너를 주로 사용되고 있으며, 일반적으로 모형 스캐너는 기공소 스캐너로 잘 알려져 있으며 레이저 모델 스캐너와 광학식 모델 스캐너가 일반적으로 사용되고 있다. 하지만 레이저 모형 스캐너는 스캔 속도에 있어서 광학식 모형 스캐너보다 느리다는 단점이 보고된 바 있다. 청색광 모형 스캐너가 임상적으로 많이 사용되고 있으며, 정확성에 대한 많은 연구가 진행돼 왔다. 백색광 모형 스캐너와 비교 평가를 하였을 경우에도 청색광 모형 스캐너가 정밀한 결과도 보고된 바 있다. 스캐너의 안정성 평가는 ISO 12836에 준하여 Repeatability(반복측정)와 Reproducibility(반복재형성)로 스캐너의 안정성 평가가 이루어지고 있다. Jeon et al1.2.3 에 의하면 Repeatability와 Reproducibility에서는 각각 10 um 내·외의 우수한 정확성이 보고된 바 있으며, 청색광 모형 스캐너의 특징인 정해진 스캔 플랫폼에 스캔하고자 하는 지대치 수량에 상관없이 한 번에 다량의 지대치 스캔이 가능하다. 그러나 한 번에 많은 지대치를 스캔을 할 경우 정확성에 대한 검증된 연구가 존재하지 않는다.
본 연구에서는 청색광 모형 스캐너를 사용하여 Multi-die Tray에 1개, 8개를 스캔하여 Reproducibility을 평가를 하고자 한다. 귀무가설은 두 그룹 간의 차이가 없다는 것이다.

본론
1) 실험과정
본 연구에서 사용한 주 모형은 구치부 지대치이며, 준비된 왁스 밀링 지대치를 Bucco-Occlusal Line Angle 부위에 추가적으로 가로 1.5 mm, 세로 1 mm로 Triangular Notch를 제작하여 준비하였다.
준비된 주 모형에서 음형의 복제용 실리콘 한 개를 제작하였다. 준비된 복제용 실리콘에 스캔 전용 스톤을 주입하여 연구모형을 제작하였다.
혼수비는 50 g/ 10 ml로 혼합비율로 60초 동안 믹싱 하였다. 반복적으로 제작을 하여 연구모형 총 9개를 제작하였다. 9개 중에서 첫 번째로 제작한 연구모형을 기준(Reference)모형으로 정하였다(Fig. 1).

   
 

그리고 청색광 모형 스캐너(Identica Blue, Medit, korea)의 Multi-Die Tray를 준비하였다(Fig. 2).

   
 

준비된 레퍼런스 연구모형을 배치하고 스캔하였다. 그리고 스캔된 파일은 Stereolithography(STL) 파일로 저장하였다.
본 연구에서는 2개의 그룹으로 분류하여 다음과 같이 스캔하였다. 첫 번째 그룹은 준비된 2번 연구모형에서 9번까지의 연구모형을 청색광 모형 스캐너의 Multi-Die Tray에 1번 위치에서만 8회 스캔을 지속적으로 스캔하면서 청색광 모형 스캐너로 스캔을 하였다(One Arrangement; OA group). 총 8개의 3차원 데이터를 획득하여 STL 파일로 저장하였다(Fig. 3).

   
 


두 번째 그룹은 Multi-Die Tray에 준비된 2번 연구모형에서 9번까지의 동일 연구모형을 1-8번에 배치를 하였다. 그리고 1회 스캔을 하여 총 8개의 3차원 데이터를 획득하여 STL 파일로 저장하였다(Eight Arrangement; EA group, Table 1, Fig. 4).

   
 
   
 

두 그룹의 레퍼런스 3차원 데이터와 스캔 3차원 데이터를 중첩과정(Superimposition Processing) 전에 불필요한 구조인 마진부위 하방 약 1mm 이하 밑으로 모든 3차원 데이터를 제거하였다.

   
 


분석은 반복재형성 평가를 위해서 3차원 소프트웨어(Verify, Geomagic GmbH)를 사용하였다.
레퍼런스 데이터와 세 그룹의 3차원 데이터를 중첩한 다음 분석하기 위해서 하였다. Superimposition 과정을 위해서 레퍼런스 데이터 지대치와 두 그룹의 데이터 지대치를 Best-fit 정렬을 3차원 소프트웨어를 사용하였으며, Color-difference map을 분석하였다.
이러한 데이터는 Root Mean Square(RMS)를 통해서 계산되었다.
정규성 검정을 실시 하였으나 정규성을 만족하지 못하여 비모수인 The Mann-Whitney U-Test로 실시하였다.

2) 결과

   
 

Table 2에서는 두 그룹의 RMS와 표준편차(SD)의 값을 보여준다. RMS에서 반복 재현성이 우수한 결과 값을 보인 그룹은 OA 그룹이며, 가장 좋지 않은 그룹은 EA 그룹이었다. 두 그룹의 통계적으로 유의한 차이를 보였다(P<0.05).

3) 고찰
본 연구에 사용한 청색광 모형 스캐너는 백색광 스캐너보다 우수한 반복측정과 Reproducibility을 보고된 바 있다.
청색광 모형 스캐너는 청색광을 물체에 그리드 패턴 또는 스트라이프 형태로 조사하며 두 개의 카메라로 데이터를 획득하는 원리로 알려져 있다.
ISO 12836에 의하면 Repeatability는 한 위치에서 반복적으로 측정하는 것이며, Reproducibility는 위치를 변경하면서 측정한 데이터를 평가하는 것이다.
청색광 모형 스캐너의 기존 문헌 중에 Jeon et al3에 의하면 견치, 소구치, 대구치가 Repeatability은 거의 4.4, 2.9, 3.2 μm 의 값을 보였으며, Reproducibility은 9.8, 10.6, 11.2 μm의 결과 값을 나타났다.
또한 이전에 연구에서는 청색광 모형 스캐너를 사용하여 최종 보철물 제작까지 임상적으로 적용이 가능한 연구가 존재한다. 청색광 모형 스캐너를 사용한 Repeatability은 시스템적으로 많은 안정화가 되었으나, Reproducibility은 모델의 위치, 크기에 따라 측정값이 상이한 값을 보여준다.
본 연구에서는 비 접촉식 청색광 모형 스캐너의 다양한 배열에 따른 Reproducibility평가의 정확성 평가를 하였다.
이 스캐너의 특징은 한 번에 많은 지대치를 스캔이 가능하다. 실험에서는 지대치를 2단계로 수량을 늘리면서 두 그룹으로 분류하여 반복재형성 평가를 하였다.
두 번째 그룹에서는 가장 12.7 μm 로 가장 부정확한 Reproducibility을 보였다. 또한 한 개씩 제작한 그룹에 비해 통계적으로 유의한 차이를 보였다.
귀무가설을 기각이 되었으나 기존 청색광 모형 스캐너의 Reproducibility을 봤을 때 12.7 μm 는 임상적으로 사용이 가능한 수치로 판단되며, OA 그룹과의 약 4 μm 의 차이를 보였다.
이러한 현상은 여러 요인이 있겠지만 스캔 과정 중에서 빛을 투과하면서 지대치가 동일한 위치상에서 빛의 반사와 산란으로 주변 지대치의에 영향을 있을 것이라고 사료되며, 단위 면적당 데이터를 획득하는 양이 많아짐에 따라 오차가 발생한 것으로 판단된다.
최근 치과 분야에서는 디지털화되면서 3차원 측정에 대한 연구들이 증가하고 있다. 본 연구에 있어 측정 오차를 줄이기 위해서 한 개의 복제 실리콘 복제 모형에서 9개의 동일한 스톤 지대치를 제작하였다.
또한 스캔 전용의 스톤을 사용함으로 측정에 대한 신뢰성을 높임으로써 최고의 Accuracy을 평가하고자 하였다.
스캐너의 오차를 줄임으로써 최종 보철물의 오차를 줄이기 위해서 본 연구에 대한 의의가 있다고 본다.
지대치 제작에 할 때 교합면 협면(Buccal) 부위에 가로 1.5 mm, 세로 1 mm로 Triangular Notch를 제작하였다. 이러한 이유는 레퍼런스 3차원 데이터와 스캔 데이터를 중첩 시 정확한 위치를 식별할 수 있도록 하였다. 또한 가로 세로 길이를 다르게 하여 중첩을 효과적으로 할 수 있도록 하였다.
본 연구에서의 한계점은 실제 임상적인 치아의 형태를 사용하지 않은 지대치를 사용한 점에 대한 일반화하기에는 한계가 있다. 추후 연구에서는 실제 치아와 유사한 지대치를 사용하여 다양한 부위를 평가하는 것과 다양한 지대치의 크기에 따른 정확성 평가가 이루어져야 할 것이다.

결론
본 연구에서의 결론은 다량의 지대치 스캔하는 것이 시간을 줄일 수 있으나 정확한 스캔 데이터를 획득하기 위해서는 소량의 지대치를 스캔하는 것을 권장한다.

Acknowledgments
본 치의기공임상학술논문은 The Journal of Advanced Prosthodontics ‘Evaluation of the reproducibility of various abutments using a blue light model scanner’ 에 게재된 일부 내용이며, 예비 실험(Pilot experiment)과정 중에 연구된 내용임

   
 
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