Purpose : Repeated measurements of existing extraoral scanners evaluated the stability by using certified models, but excluding the dentist duplication model of patients with normal teeth Not applicable. Therefore, the study was designed because it is necessary to evaluate the stability of repeatable measurement of maxillary arch with abnormalities in dentition.

Material & Methods : Normal dental models are replicated and scanned to make reference models. Then scan the crowding and diastema model that occurs during the abnormal tooth position. The RMS values obtained by superimposing the data between the groups were compared and evaluated. One-way ANOVA tests were performed to assess the stability of repeat measurements according to the abnormal position of the teeth.

Result : the average value of RMS was the smallest in crowding, and the other two groups showed little difference.

 

      Evaluation Research Society of Dental CAD/CAM Device and Materials

 

 

치과 산업의 디지털화로 인하여 치과 수복물 제작 공정이 현저하게 단순화 되었다. CAD/CAM 시스템을 이용하여 수복물을 제작하기 위해서는 환자의 구강 상태를 디지털화 하는 작업이 반드시 필요하다.

하지만 아직 많은 수복물 제작은 환자의 구강 내 인상을 취득하여 복제를 하고 복제된 모형에서 보철물을 제작하는 간접법을 주로 사용한다. 따라서 환자의 구강 내의 상태를 복제한 모형의 디지털화 할 때에 생기는 오류는 보철물의 성공적인 제작에 매우 큰 영향을 미치게 된다.

 

현재 스캐너의 정확성과 반복 측정 안정성에 대한 논문은 이미 많이 있다.

하지만 그 논문들의 대부분은 고른 치열 상태의 모형을 기준으로 실험하였으며, 임상에서는 대다수의 연구에 사용된 모형처럼 가지런한 치열을 찾아보기 힘든 상황이다. 임상 상황에 적용을 하기 위해서는 다양한 치열 상태를 상정할 수 있어야 한다.

따라서 이 연구의 목적은 대표적으로 많이 발생하며 다양한 치열 상태를 상정할 수 있는 총생 치열의 모형과 치간 이개 모형, 그리고 정상 치열 상태의 모형을 반복적으로 측정 후 그 스캔 데이터를 그룹간 중첩 후 나온 데이터 간의 평균 오차 값을 비교하여 스캐닝의 반복 측정 안정성을 평가하는 것이다.

 

정상 치열을 가진 악궁의 모형(D1-01BN, NISSIN, Japan)을 3회 측정한 후 3차원 중첩 프로그램(geomagic verify, 3D Systems, America)을 사용하여 평균값과 표준편차를 산출하여 기준으로 사용하였다.

비교 평가를 위해 치열 이상 중 치간 이개가 나타난 모형(D1-01A, NISSIN, Japan)과 총생이 나타난 모형(D1-01B, NISSIN, Japan)을 복제용 실리콘(Degudent, Dentsply, Germany)을 이용하여 복제 몰드를 제작하였다. 그 후 Ⅳ형 석고(Fujirock, GC, Japan)를 이용하여 모형을 1개씩 복제하였다(그림 1).

복제한 모형을 각 3회씩 스캐닝 후 3차원 중첩 프로그램을 이용하여 각 모형을 중첩하여 오차의 평균값과 표준편차를 산출하였다.

그 후 통계 프로그램(IBM SPSS Statistics 24, America)을 이용하여 각 그룹간 평균값과 표준편차를 비교하여 반복 측정 안정성을 평가하였다.

3차원 중첩 프로그램을 이용하여 나온 결과는 다음 표 1에서 확인할 수 있다.

실험 결과 정상 치열 모형의 평균 오차값은 가장 높은 39㎛를 나타냈으며, 최소값에서 가장 큰 오차값을 보였다.

치간 이개 모형에서는 평균 오차값이 35.6㎛를 나타냈다.

최대값의 평균은 488.8㎛로 가장 큰 값을 나타냈다.

총생 모형의 평균 오차값은 16㎛로 가장 낮은 수치를 보여줬다. 최대값의 평균값 역시 가장 낮은 수치를 보여줬으며(369.8㎛) 데이터 사이의 중첩값의 편차도 가장 균일하게 나타났다.

모든 그룹이 치아의 인접에서 가장 큰 오차를 보였다. 

정상 치열 모형에서는 설측을 제외한 모든 부분에서 오차가 발생하였으며 특히, 협측에서 양형 오차가 가장 두드러지게 나타났다(그림 3).

치간 이개 모형에서는 교합면, 설측, 협측 모두에서 오차값이 크게 나타나지 않았다.

하지만 치아 사이에서 양형과 음형의 오차가 복합적으로 나타났다(그림 4).

중첩 데이터가 가장 우수하게 나타난 총생 치열 모형은 주로 치아의 마진 부위에서 음형의 오차가 나타났다(그림 5).

 

 

CAD/CAM이 치과에 도입된 것은 1980년대 이후로 많은 발전이 이루어졌고, 현대에 이르러서는 치과에서 하루만에 수복 치료가 가능한 수준까지 왔다. 이에 따라 구강 내 스캐너의 개발이 활발하게 진행되고 있다.

하지만 아직도 인상을 체득하고 모형을 복제하여 그 위에 수복물을 만드는 방식이 더 많이 사용되고 있다. 따라서 구강 외 스캐너의 품질평가 또한 중요하다.

CAD/CAM 시스템을 이용해 치과용 수복물을 제작함에 있어서 스캐너의 정밀도와 반복 측정 안정성은 매우 중요한 요소 중 하나이다.

 

그 중 구강 외 스캐너의 반복 측정 안정성은 기공실 내에서 모형 작업을 할 때 생기는 오차를 최소한으로 하도록 함으로써 정확한 보철물을 제작함에 있어 매우 중요한 요소이다.

최근 연구 중 치아 모형을 스캔하여 그 위에 교정용 장치를 디자인해서 제작하는데 성공한 사례가 있다.

하지만 임상에서 제작하는 악궁 및 치열은 고르지 못한 경우가 대부분이고, 이에 따라 스캔이 힘든 부분도 생기기 마련이다.

이 연구에서는 정상 치열 모형을 반복 측정함으로써 총생, 치간 이개를 나타내는 치열과 비교하였고 결과는 위와 같이 나타났다. 치간 이개 모형간의 중첩 값은 1번 데이터와 2번 데이터 간의 중첩값만 수치가 비정상적으로 낮게 나타났다.

같은 데이터를 사용한 것은 아니지만 한 개의 중첩값만 비정상적으로 낮게 나와 전체적인 평균값에 크게 영향을 미쳤다.

 

또한 총생이 나타난 치아 모형의 데이터 중첩 결과값은 마진 부분에서 음형의 오차가 주로 발생하였는데, 이는 데이터 중첩시 치아 외의 오차를 최소화 하기 위해 데이터를 다듬는 과정에서 발생한 손실이 영향을 미친 것으로 생각된다.

결과적으로 이 연구에서는 총생이 나타난 치열이 정상 치열 모형의 반복 측정 데이터와 치간 이개 모형의 더욱 안정적인 스캔 데이터를 획득할 수 있다는 것을 보여준다.

정상 치열이 가장 안좋은 값을 나타내게 된 이유는 3차원 중첩 프로그램의 중첩 방식의 문제라고 볼 수 있다. 3차원 중첩 프로그램의 중첩 방식은 3차원 데이터의 특징적인 3개의 포인트를 자동으로 잡게 되는데, 이 3개의 점을 바탕으로 같은 위치를 중첩함으로써 오차를 판단하게 된다. 따라서 총생이 나타난 치열은 언더컷과 기타 특이점이 많아 중첩을 위한 포인트를 잡기가 더욱 수월하며 데이터의 중첩이 포인트를 잡기 힘든 정상 치열의 모형이나 치간 이개 상태의 모형보다 정확한 중첩 데이터를 나타낸 것이라고 생각된다.

 

그러므로 반복 측정 안정성을 평가하기 위해서는 수동으로 중첩점을 동일하게 표기할 수 있는 방법이나 특징적인 부분을 추가하여 정확한 중첩 데이터를 획득하기 위한 노력이 필요하다고 생각한다.

또한, 해당 연구는 Pilot test로 3회씩만 측정하였기 때문에 단 하나의 편향된 데이터로도 평균 값에 큰 영향을 미친다. 따라서 측정 데이터 수를 늘려서 치간 이개 모형의 중첩 값에서 보인 오차를 최대한 줄이기 위한 노력이 필요하다.

 

 

① Brosky ME, Pesun IJ, Lowder PD, DeLong R, Hodges JS. Laser digitization of casts to determine the effect of tray selection and cast formation technique on accuracy. J Prosthet Dent. 2002

② Nedelcu RG, Persson AS. Scanning accuracy and precision in 4 intraoral scanners: An in vitro comparison based on 3-dimensional analysis. J Prosthet Dent. 2014

③ G?h JF, Keul C, Stimmelmayr M, Beuer F, Edelhoff D. Accuracy of digital models obtained by direct and indirect data capturing. Clin Oral Investig. 2013

④ Webber B, McDonald A, Knowles J. An in vitro study of the compressive load at fracture of Procera All Ceram crowns with varying thickness of veneer porcelain. J Prosthet Dent 2003

⑤ Wang, W., et al., Trueness analysis of zirconia crowns fabricated with 3-dimensional printing. J Prosthet Dent 2018

⑥ V?tlin, C., et al., Comparing the accuracy of master models based on digital intra-oral scanners with conventional plaster casts. Physics in Medicine 2016