[최신치의기공임상학술논문] LCD 3D 프린터로 제작한 레진 크라운의 3차원 정확도 평가
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[최신치의기공임상학술논문] LCD 3D 프린터로 제작한 레진 크라운의 3차원 정확도 평가
  • ZERO 편집팀
  • 승인 2022.12.07 16:11
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Three-dimensional accuracy evaluation of resin crowns manufactured by LCD printer

Abstract
The purpose of this study is to evaluate the accuracy of the resin crown manufactured by two Liquid crystal displays(LCD) 3D printers. Set a maxillary right first molar as an abutment
and scan the die. Design the scanned die using CAD software to obtain an STL file. Resin crown were produced each with LCD-type 3D printer(2K, 4K). STL files were obtained by scanning the internal surfaces of six specimens with a model scanner, respectively. Using a three-dimensional evaluation program, STL files were divided into two parts: the internal surface, and the margin segment, and the Root Means Square value was obtained by superimposing the reference data and the scan data of the specimens. The internal and margin of trueness mean values of resin crown fabricated by 2K LCD printer were 35.03㎛, 38.4㎛. Those of 4K LCD printer were 43.47㎛, 36.13㎛. In this study, the result values of the internal surface and margin evaluated by the 2k and the 4k printer are all within the clinically acceptable range.
Keyword: 3d print, Liquid resin, Liquid crystal displays(LCD)

서론
크라운의 종류에는 메탈, 골드, 레진, PFM(Porcelain-Fused-Metal), 지르코니아 등이 있는데, 최종 보철물을 세팅하기 전 지대치를 보호하기 위한 임시 보철물로 주로 레진 크라운이 사용되어지고 있다. 임시치아는 최종 보철물을 장착하기 전까지 치아의 기본적인 기능인 저작, 발음, 심미 역할을 수행한다. 따라서 이러한 기능이 잘 적용될 수 있도록 적절한 강도나 적합에 영향을 미치는 정확도 등이 우수해야 한다.
레진 크라운의 제작은 직접적으로 제작하는 방법과 간접적으로 제작하는 두가지 방법이 있다. 직접법은 환자의 구강 내에서 직접 자가중합레진 재료를 사용하여 제작하는 방식이며, 간접법은 환자의 구강 외에서 인상을 뜬 후 모델 상에서 제작하는 방식이다.
인상을 채득한 후 모델을 이용하는 간접법 중에서도 자가중합레진을 이용하여 아날로그 방식으로 제작하는 경우도 있지만 CAD/CAM(computer-aided design/computer-aided manufacturing) 시스템을 이용하여 밀링장비나 3d 프린터를 이용하는 방식이 인기를 얻고 있다. 디지털 제조 방식에는 두 가지 유형이 있다.
밀링 머신으로 재료를 절삭하여 제작하는 방식과 3D 프린터로 재료를 적층하여 제작하는 방식이다. 각 보철물 갯수만큼 시간이 소요되는 밀링 방식에 비해프린팅 방식은 빌드 플랫폼에 올려진 여러 보철물을 동시에 제작할 수 있어 시간과 비용면에서 효율적인 것으로 보고되고 있다. 레진 크라운뿐만 아니라 모델, 덴쳐, 서지컬 가이드, 스플린트, 개인 트래이, 인레이 등 사용 범위도 다양하다(Fig1). 프린터의 종류로는 L CD(Liquid C rystal D isplay), S LA(Stereolithography), DLP(Digital Lighting Processing) 등이 있으며, 지속적으로 새로운 장비들이 출시되고 있는만큼 다양한 비교 연구들이 요구되어지고 있다. 본 연구에서는 LCD프린터를 사용하였고, 정확도에 영향을 주는 XY 픽셀의 크기가 다른 2K 프린터와 4K 프린터로 레진 크라운을 제작해 정확도를 평가 해보고자 한다. 

연구 방법 및 재료
1. Resin crown 제작
상악 우측 제1대구치가 프랩되어 있는 치아 모형(D85DP-500B.1, Nissin Dental, Japan)을 모델 스캐너(E4, 3-Shape, Copenhagen, Denmark)로 스캔하였다.
스캔한 모델 데이터에 CAD 프로그램(3Shape, Copenhagen, Denmark)를 이용하여 해부학적형태의 크라운으로 디자인하였다. 1620x2560의 해상도로 51pixel 사이즈를 갖는 2k L CD 프린터(Ondemand3D 2K P rinter, C ybermed, Seoul, Korea)와 2560x4098의 해상도로 35 pixel 사이즈를 갖는 4k LCD 프린터(Ondemand3D 4K Printer, Cybermed, Seoul, Korea)로 레진 크라운을 각각 3개씩 제작하였다(Fig 2). 

2. 3차원 정확도 평가
정확도 평가를 위하여 모델 스캐너(E4, 3Shape, Copenhagen, Denmark)로 총 6개의 시편의 마진을 포함한 내면을 스캔하였다. 3차원 평가 프로그램(Geomagic control X, Geomagic Gmbh, Germany)을 사용하여 내면과 마진의 2가지 부분으로 구분하여 편집 후 각각 저장하였다. 3차원의 정확도 비교를 위해 진실도 평가를 진행하였다. Reference CAD 데이터와 시편의 스캔 데이터를 자동 정렬한 후 Best fit 옵션으로 최적 맞춤 정렬하였다. 데이터 간 편차는 Root Means Square(RMS) 값으로 나타내었다.


결과
정확도 평가 결과, 2k그룹의 진실도는 내면 35.03㎛, 마진 38.4㎛으로 나타났고 4k 그룹은 내면 43.47㎛, 마진 36.13㎛으로 나타났다. 내면에서는 2k 그룹의 RMS 값이 더 낮았고, 마진에서는 4K 그룹의 RMS 값 수치가 더 낮게 나타났다. 또한 데이터 간의 오차를 부분적으로 확인하기 위해 difference-color-map을 이용하였다(Fig 3). 4k의 내면 difference-color-map에서는 2k 보다 교합면 중심구 부분에서 음의 오차를 보였고, 마진에서는 2k에서 음의 오차가 관찰되었다. 

결론 및 고찰
본 연구에서는 2K와 4K의 LCD (Liquid Crystal Displays) 3D 프린팅 기술로 제작한 레진 크라운의 내면과 마진의 정확도를 평가하였다. RMS 값이 낮을수록 정확도는 높음을 의미하고, 내면에서는 2k 그룹의 RMS 값이 더 낮았고, 마진에서는 4K 그룹의 RMS 값 수치가 더 낮게 나타났다. 두 군 모두 임상적으로 허용 가능한 수치내에 존재하였다.
임시 보철물 제작을 위해 환자의 구강 내에서 자가중합형 레진을 이용하여 직접 제작하는 방식은 작업자의 숙련도에 따라 마진이나 접촉면에 오차가 발생할 가능성이 높고 형태가 불안정한 단점이 있다. 반면, 간접법으로 디지털 기술을 이용하여 제작할 경우 CAD(Computer Aided Design) 소프트웨어로 안정적인 형태의 치아를 디자인할 수 있고 CAM(Computer Aided Manufacturing) 시스템을 이용하여 장비로 제작할 수 있는 장점이 있다.
일반적으로 널리 보급된 2K 프린터에 비하여 4K 프린터는 제조사마다 크기의 정도는 다르나 빌드 플랫폼의 크기가 대체적으로 더 크고, 2K는 35㎛, 4K는 51㎛으로 XY 정확도에 차이가 있다. 따라서 본 연구에서는 CAM 시스템의 LCD 방식의 프린팅 기술을 사용하여 2K와 4K 프린터에 따른 정확도를 평가하고자 하였다. 내면에서는 2K 그룹이 정확도가 높았고, 마진에선 4K 그룹의 정확도가 높았다. XY 정확도는 4K가 더 높은 것으로 알려져있고 차이가 있는데, 내면에서 2K의 정확도가 더 높게 도출되어 어떠한 영향으로 결과가 나타난 것인지에 대한 후속연구가 요구된다. 또한 새로운 장비와 재료가 출시됨에 따라 정확도 평가 이외에도 굴곡 강도나 적합 평가 등의 연구가 이어져야하고, 시편 수를 늘려 좀 더 정확한 분석이 진행 되어져야한다. 

 


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