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[최신 치의기공임상학술논문] 구강 스캐너와 모델
스캐너를 이용해 생성된 3차원 모델의 정밀도 평가
제로 편집팀  |  zero@dentalzero.com
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승인 2019.08.29  11:31:36
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Abstract
Purpose
The purpose of this study is to compare the precision of three-dimensional models obtained using intraoral scanner and model scanners.
Material & Methods
The maxillary left first molar was selected as the study model and the Digital Impression was the Model Scanner and the Intraoral Scanner which are different types of Scanners. The abutment was scanned three times and the file was saved as an STL file. precision of scan data was measured by 3-dimensional inspection. 3-dimensional fit analysis was performed using independent t-test(a=0.05).
Result
The mean of the Model Scanner group was 9.57±0.93μm, and the mean of the Intraoral Scanner group was 2.00±0.20μm.
Conclusion
Statistically, significant differences were found in the three-dimensional precision of the two groups (p<0.05). However, both groups showed clinically acceptable margin of discrepancy.

   
 

서론
치과에서 환자의 구강을 치료할 때는 다양한 방식을 이용해 치료한다. 과거에는 치과에서 구강 환경을 인상재를 이용해 복제하고 치료를 계획한 후 치과 보철물을 수작업으로 제작했다.
이러한 과정에서는 여러 가지 변형이 발생한다. 인상재로 구강을 복제할 때 환자의 참여도, 인상재 재료의 성질, 술자의 숙련도 등 다양한 변형의 요인을 가지고 있다. 그러나 최근 치의학에 CAD/CAM System의 도입으로 많은 변화를 가져왔다. 많은 제작 과정이 단축되면서 사용되는 재료도 적어졌으며 환자의 구강 환경을 저장하고 공유할 수 있게 되었다.
치과 보철물을 제작하는데 환자의 구강 환경을 정확히 복제하는 것은 중요한 과정이다. CAD/CAM이 도입되면서 환자의 구강 환경을 스캐너를 이용해 3차원 파일로 변환하고 복제된 파일에 디자인해서 가공하는 방식을 사용한다.
CAD/CAM으로 보철물을 제작할 때 스캔하는 과정은 가장 중요한 과정 중 하나이다. 이러한 방식으로 3차원 데이터를 얻는 과정에서 중요한 장비로 환자의 구강을 직접 스캔하는 구강 스캐너와 복제된 모형을 스캔하는 모델 스캐너가 존재한다.
모델 스캐너는 접촉식과 비접촉식의 두 가지 방식이 있다. 접촉식은 접촉침이 복제된 모형에 접촉하면서 생성된 값으로 데이터를 얻는 방식이다. 높은 정확성을 가지고 있지만 많은 시간이 걸리며 복제된 모형에 손상을 준다.
최근에는 비접촉식으로 모형에 광원을 투사하고 반사된 빛의 거리를 계산해 데이터를 얻는 방식이 사용되고 있다. 그러나 복제된 모형은 인상재를 사용하여 제작함으로 인상재의 변형이 발생할 수 있다.
구강 스캐너는 환자의 구강을 직접적으로 스캔해서 데이터를 취득하기 때문에 인상재 등 재료의 영향을 받지 않는다. 하지만 구강 스캐너의 경우 환자의 침이나 혈액, 환자의 구강 형태에 따라 영향을 받을 수 있어 스캔에 문제가 발생하기도 한다. 구강 스캐너는 사진으로 촬영해 이어 붙이는 방식과 동영상을 촬영하는 것처럼 구강 환경을 복제하는 실시간 렌더링 방식이 있다. 스캐너를 사용하면서 제작하는 과정이 단축되고 술자의 숙련도에 따른 변형, 인상재 재료의 변형 등 여러 가지의 변형 요인을 보완했다.
이러한 스캐너를 사용해서 얻어진 3차원 데이터의 정확도는 보철물의 적합도에 영향을 미친다.
적합도가 우수한 경우 정확한 보철물이 제작되고 우수하지 못할 경우 2차적인 문제가 발생한다.
따라서, 본 연구의 목적은 구강 스캐너와 모델 스캐너로 얻은 3차원적 데이터의 정확도를 비교하는 것이다.

연구대상 및 방법
1. 지대치 선정

본 연구에서 지대치는 상악 좌측 제1대구치 26번(AG-3 ZPVK 26; Frasaco GmbH, Tettnang, Germany)을 지대치로 선정했다. 준비된 지대치를 실리콘 인상재(Daguform, Degudent GmbH, Germany)를 사용해서 몰드를 복제했다. 복제된 몰드에 초경석고를 혼수비에 맞춰 혼합하고 주입해 상악 좌측 제1대구치 석고모델을 제작했다.
   
 
2. 스캔 데이터
   
 
구강 스캐너는 3Shape의 구강 스캐너인Trios 3 (3-Shape, Copenhagen, Denmark)를 사용했다. 복제된 모델을 각 3번씩 스캔했다. 모든 스캔 데이터는 중첩 프로그램을 사용하기 위해 STL 파일로 저장했다.
모델 스캐너는 청색광 스캔 방식의 스캐너(Identica blue, Medit, Seoul, Korea)를 사용했다. 복제된 모델을 각 3번씩 스캔한 후 모든 스캔 데이터를 STL 파일로 저장했다.
 

3. 3차원 정확도 분석
정밀도(Precision) 측정을 하기 위해 3차원 중첩 소프트웨어(Control, Geomagic GmbH, Stuttgart, German)를 이용했다. 정밀도 측정은 3개의 스캔 데이터를 이용해 1번 데이터와 2번 데이터를 중첩하고 1번 데이터와 3번 데이터를 같은 방식으로 중첩하고 2번 데이터와 3번 데이터를 중첩해서 평가했다.
중첩한 후 결과의 편차를 확인하기 위해 RMS 값으로 나타내어 평가를 진행했다.

   
 

4. 통계분석
다른 방식의 스캐너를 이용해서 얻은 3차원 데이터의 정밀도의 값은 통계프로그램 (IBM SPSS Statistics 24; IBM SPSS Inc)을 이용해 분석했다. 두 그룹의 평균값은 모수검정인 T-test를 이용해 분석했다.

결과
   
 

다른 방식의 스캐너를 이용해서 얻은 3차원 모델의 정밀도 평가는 구강 스캐너 평균 9.57㎛이고 SD값은 0.93이었다. Model Scanner를 이용하여 얻은 정밀도의 평균은 2.00㎛이었으며 SD값은 0.20이었다. 두 그룹 사이의 평균은 유의한 차이를 보였다(p<0.05).

고찰 및 결론
본 연구에서는 스캐너의 방식에 따른 스캔 정밀도를 비교했다.
임상에서 많이 사용하고 있는 모델 스캐너와 구강 스캐너를 사용해 스캔한 3차원 모델의 정밀도 평가는 보철물을 제작하는데 중요한 요소 중 하나이다. 환자 치아의 정보가 정확하지 않다면 적합도가 좋지 않은 보철물을 제작할 수 있다.
적합도가 우수하지 않은 보철물을 제작할 경우 환자는 2차 우식증, 치주염 등이 발생할 수 있다. 그러므로 환자의 구강을 정확히 복제하는 것은 단연 중요한 제작 과정 중 하나라고 할 수 있다.
또한 3차원 측정법을 이용해서 정밀도를 비교하는 것은 차이를 시각적으로 나타내고 수치로도 제시할 수 있으며 연구자들에 의해 3차원 측정으로 정밀도나 진실도 비교 방법은 수용 가능한 방법이라고 제시했다.
본 연구에서 모델 스캐너가 구강 스캐너보다 낮은 차이를 보여주었다.

하지만, 구강 스캐너의 경우 직접 환자의 구강 환경을 스캔하지 못했고 스캔한 지대치가 상악 제 1대구치 하나만을 스캔했다는 한계점을 가지고 있다.  그러므로 향후 연구에서는 다양한 지대치와 환자의 구강 환경을 직접 스캔하는 방식의 연구가 진행되어야 할 것으로 생각한다.

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