덴탈 캐드캠을 비롯한 디지털 시스템이 치과영역에 뿌리내린 지 십 수 년이 흘러 현재 불가능하리라 여겼던 3D 프린팅 시스템까지 안정적으로 자리 잡아 대부분의 고정성 보철물을 제작하기에 이르렀다.
가철성 보철인 덴쳐 분야는 고정성 보철 영역에 비해 그 출발이 늦었으나 2010년대 후반을 기점으로 3D 프린터의 정확도와 소재의 물성에 비약적인 발전을 보이며 현실화되고 있다.
본지는 2019년 8월호와 9월호에 디지털 덴쳐의 술식과 소재의 개발 방향을 다뤘다. 과연 2년 만에 되돌아본 디지털 덴쳐 분야는 그동안 어떤 변화가 있었는지 확인해보자.
윤준식 기자 zero@dentalzero.com
2019년의 디지털 덴쳐는 어땠나
본지는 지난 2019년 8월호와 9월호를 통해 디지털 덴쳐의 연구 상황과 한계를 알아봤다.
2019년 당시의 디지털 덴쳐와 파샬 덴쳐 분야의 기술 수준은 초기단계에 머물고 있었으며 제작 노하우와 관련 재료의 물성 역시 부족해 기존의 아날로그 방식을 기반으로 제작하면서 일부분의 제작 과정에 디지털 방식을 가미하는 수준에 그쳤다.
또한 3D 프린팅 시스템의 안정화가 지금과 같지 않았던데다, 덴쳐 베이스용 레진 소재의 국내 인허가 문제는 물론 물성이 일반적으로 사용하는 열중합 레진보다 뒤떨어져 제작이 쉽지 않았던 요인이 컸다.
특히 구강 내에서 저작압에 안정적으로 견딜 수 있는 강도가 충분하지 않았다. 그로 인해 당시의 디지털 덴쳐는 연구 개발에 주력하고 있었으며 일부 시험적인 임시 덴쳐 용도로 제작 범위가 좁았다.
즉 2019년의 디지털 덴쳐 분야는 제작과정을 획기적으로 줄일 수 있다는 명확한 장점을 가지고 있었지만, 단점 역시 많았던, 이제 막 기공계에 인식되기 시작한 단계라고 볼 수 있었다.
2021년의 디지털 덴쳐 그 현황은?
성장기 아이가 급속히 자라면 몇 해 만에 만난 친척도 몰라보는 경우처럼 2년의 시간이 지나 다시 만나본 2021년의 디지털 덴쳐는 지난 2년 전과 비교해 놀라울 만큼 성장했다.
스마트폰의 초창기 시절이 그랬듯, 3D 프린터와 구강 스캐너 등의 디지털 장비는 지속적인 연구개발로 발전 속도가 상상 이상으로 빨라졌다. 그동안 3D 프린팅 디지털 덴쳐의 발목을 잡았던 레진 소재의 국내 인허가에도 속도가 붙으면서 관련 제품의 연구 개발이 순조류를 타며 부족했던 소재의 물성까지 보완됐다.
특히 덴탈 캐드 프로그램들이 특화된 덴쳐 모듈을 선보이며 덴쳐를 전문으로 다루지 않았던 일반 기공소에서도 임시 덴쳐를 손쉽게 디자인하고 3D 프린터를 통해 출력할 수 있게 되면서 제작 빈도가 눈에 띄게 늘고 있다.
아울러 구강스캐너의 보급률이 증가하면서 구강 스캔 데이터를 활용한 임시 덴쳐 제작과 안면 스캔 데이터를 접목해 환자 개개인의 안모에 더욱 최적화된 임시 덴쳐 역시 제작이 가능해졌다.
또한 지난해부터 물성이 한층 더 높아진 소재들이 출시되면서 최종 덴쳐용으로도 그 가능성이 높아지고 있는 추세다.
디지털 덴쳐 현실화의 원동력
그렇다면 무엇이 3D 프린팅 디지털 덴쳐와 파샬 덴쳐를 이토록 빠르게 실현 가능하게 만들었을까?
여기에는 3D 프린터 자체와 레진 소재, 그리고 덴탈 캐드의 덴쳐 모듈의 발전이라는 큰 요인이 있다.
특히 소재의 경우, 기존의 열중합 방식의 레진이 갖고 있는 80Mpa의 굴곡강도를 뛰어넘는 100Mpa 이상의 강도를 보여줘 임시 덴쳐는 물론 최종 덴쳐용까지 사용할 수 있을 정도로 물성이 강화됐으며 색상 또한 치은 조직과 더욱 흡사해져 자연스러운 심미성에 대한 이슈까지 잡았다.
캐드 소프트웨어의 발전도 현재와 같은 디지털 덴쳐의 완성도에 보탬이 됐다. 3Shape의 Dental System과 exocad 소프트웨어에 덴쳐 모듈이 강화되면서 유저들은 더 쉽고 빠르게 임시 덴쳐와 파샬 덴쳐 프레임을 제작할 수 있게 됐다.
아날로그와 다른 디지털 덴쳐의 장점
디지털 덴쳐는 기존 아날로그 제작 방식과 비교해 생산성과 적합도 측면에서 한층 차별성을 둔다. 기존 아날로그 방식의 덴쳐는 재료의 물리적 특성상 제작하는 기공사의 숙련도 차이와 주변 온도 및 습도와 관련된 각 기공소의 환경마다 결과물에 있어서 차이를 보일 수밖에 없다.
특히 파샬 덴쳐 프레임 제작 시 이러한 영향을 크게 받는 편인데, 모델 복제를 위한 Agar 인상재가 친수성인데다 술자의 숙련도와 주변 환경에 영향을 받기 때문에 늘 일정한 정밀도를 얻기 힘들다. 여기에 프레임 제작 단계에서 사용하는 Wax의 열에 의한 변형이나 매몰재의 수축, 팽창량의 차이 역시 일률적이지 않아 최종 결과물에서 적합도에 문제가 발생할 수 있다.
또한 체적이 큰 풀 덴쳐는 의치상용 레진의 중합수축률을 내포하고 있으며 열중합 후 서냉 시 변형이 추가로 발생할 수 있는 확률이 존재한다.
반면 3D 프린팅 방식의 디지털 덴쳐와 파샬 덴쳐는 디지털 장비와 소프트웨어가 인상을 채득하고 각 환자 케이스마다 정밀한 설정 값을 부여해주며 덴쳐 베이스와 프레임 자체를 레진 소재를 이용해 적층가공하기 때문에 기존의 방식과 달리 결과물에 변형이 거의 없다고 볼 수 있다는 큰 장점이 있다.
특히 파샬 덴쳐의 경우 기존의 방식으로 프레임을 제작할 시 모델 제작부터 복제, 비징, Wax 조각과 매몰, 주조 후 폴리싱 과정만으로도 2박3일 가까이 소요되는 반면에 3D 프린팅 방식은 디자인부터 프레임 출력과 주조 후 완성까지 하루 만에 해결할 수 있다.
게다가 캐드 소프트웨어를 이용해 제작함에 따라 피치 못할 문제가 발생해도 저장된 파일을 불러와 다시 출력할 수 있기 때문에 사실상 처음부터 다시 제작 과정을 거쳐야 했던 아날로그 방식보다 재제작에 대한 부담감이 상당히 줄어든다.
또한 각 3D 프린터의 출력판 크기에 따라 다르지만 한 번 출력으로 수 개 이상의 덴쳐 베이스, 파샬 프레임을 제작할 수 있어 시간 대비 생산성이 크게 증대됨은 물론, 출력 시간동안 여분의 작업을 진행할 수 있어 치과기공소의 업무 효율성이 한층 향상될 수 있다.
디지털 덴쳐 술식의 변화는?
가장 최근까지 디지털 덴쳐와 파샬 덴쳐는 레진과 왁스 블록을 밀링머신으로 절삭 가공하는 형태의 제작 방식을 주로 활용했다.
디지털 방식으로 제작함으로 술자에게 편리함과 최종 결과물의 높고 일정한 적합도를 제공했지만 레진 블록이 고가인 편이며 체적이 큰 상악 풀 덴쳐의 경우 한 블록에 하나의 덴쳐만 가공이 가능했기에 경제성이 높지 않았다. 또 레진 블록으로 제작한 덴쳐는 보험 덴쳐로 인정받지 못해 가격이 높아 환자들의 접근성도 떨어졌다.
이러한 단점으로 인공치아를 배열한 후 열중합 레진을 주입해 중합시킨 후 밀링 하는 방식을 사용하기도 했다.
파샬 덴쳐의 프레임 워크 역시 캐드 소프트웨어로 디자인해 메탈 블록 자체를 밀링하거나 Wax 블록을 밀링해 주조하는 방식을 사용해왔지만 3D 프린터와 소재, 캐드 소프트웨어와 디지털 장비의 발전으로 워크플로가 변화되고 있다.
3D 프린팅으로 덴쳐를 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉜다.
첫 번째는 인공치아와 덴쳐 베이스를 각기 나눠서 출력한 후 이를 결합하는 방법이 있고 두 번째는 인공치아와 덴쳐 베이스를 일체형으로 출력해 마무리하는 방법이 있다.
파샬 덴쳐 프레임 역시 Wax 블록 밀링 방식에서 프레임 자체를 3D 프린터로 출력한 후 여기에 매몰과 소환, 주조 과정을 거쳐 완성하는 방법을 활용하고 있으며 작업 모형 역시 3D 프린터로 출력하고 있다.
특히 구강스캐너, 안면스캐너와 같은 디지털 장비의 발달로 체어 사이드에서 빠르게 채득된 구강스캔 데이터를 전송받아 캐드 소프트웨어에서 디자인한 후 3D 프린터로 출력해 완성할 수 있는 시스템이 구축됐다. 이로써 전체 제작 시간 단축과 환자 내원 횟수 절감이라는 두 마리 토끼를 동시에 잡을 수 있게 됐다.
3D 프린팅 덴쳐 분야의 미래
이렇듯 3D 프린팅 디지털 덴쳐와 파샬 덴쳐는 초기의 문제가 많이 개선돼 현재 임상에서 사용 가능한 수준으로 올라왔다. 캐드 소프트웨어에는 새로운 버전의 덴쳐 디자인 모듈이 적용됐고 이를 통해 덴쳐 베이스 디자인, 배열 등 모든 작업들이 굉장히 간편해져 앞으로의 전망을 더욱 밝히고 있다.
이제는 디지털화에 가장 늦었던 덴쳐, 파샬 덴쳐의 변화가 본격적으로 시작됐다. 이와 동시에 3D 프린팅의 발전 속도가 매우 빨라 수 년 안에 치과기공계가 크게 변화될 것으로 보인다.
특히 체어 사이드의 구강스캐너 보급 확대로 인해 향후에는 덴쳐 분야에도 구강스캐너의 바람이 불 것으로 예상된다.
치과계의 디지털화는 피할 수 없는 현실이 된 지 오래다. 덴쳐 분야 역시 디지털 제작의 수요가 증가할 것이며 빠른 시간 내에 치과기공소의 경영에도 획기적인 변화가 일어날 가능성이 높다.
지금 이 순간에도 더욱 개선된 레진 소재 개발이 계속되고 있어 이를 미리 알고 디지털 덴쳐를 긍정적으로 받아들인다면 기공소만의 차별화된 무기가 될 수 있지 않을까?
