[최신치의기공임상학술논문] 두가지 빌드 방향으로 설정하여 적층 제조한 전치부 레진 크라운의 정확도 비교 평가
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[최신치의기공임상학술논문] 두가지 빌드 방향으로 설정하여 적층 제조한 전치부 레진 크라운의 정확도 비교 평가
  • ZERO 편집팀
  • 승인 2023.05.04 15:51
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Comparison and evaluation of internal surface accuracy of additively manufactured anterior resin crowns in two build directions

 

Purpose: The purpose of this study is to evaluate and compare the accuracy of internal surface of resin crowns manufactured using a 3D printer with Digital Light Processing (DLP) technology, manufactured in two different build directions.

Materials and methods: The master model with prepped maxillary right central incisor was scanned with a dental model scanner and digitized. After completing the design of the anatomically shaped maxillary right central incisor on the model using dental design software, the STL file was exported to the slicing software. The layer thickness was set to 25 μm. With a DLP-type 3D printer, three specimens of each group with the lingual side facing the platform(B-LG) and with the incisor surface facing the platform(B-IC) were printed (n = 3, N=6). After obtaining data by scanning the internal surface of the printed specimens with a dental model scanner, the RMS value of the internal surface was measured by superimposing with the reference CAD file using 3D analysis software.

Results: As a result, the RMS value of the internal surface of the resin crowns fabricated in two build directions using a DLP printer, the B-LG group was measured 27.17 μm and the B-IC group was measured 23.03 μm.

Conclusion: The B-IC group showed higher accuracy with a lower RMS value than the B-LG group, but both groups were within the clinical acceptance range.

서론
최근 치과 분야에서는 3D 프린팅 기술을 활용하여 레진 크라운, 수술 가이드, 투명 교정 등 다양한 보철물을 제작하고 있다. 
다양한 3D프린팅 방식 중 Digital Light Processing(DLP) 방식은 장비 내에 광경화성 액상 레진이 담긴 수조를 장착하고 UV 빔 프로젝터에서 광원을 면 단위로 조사하여 한층 씩 출력물을 중합 시켜 적층 제조하는 방식이다. 다른 방식에 비하여 출력시간이 빠르고 표면정밀도가 높아 치과분야에서 레진 크라운 제작에 널리 사용되어 지고 있다. 
레진 크라운은 최종 보철물을 장착하기 전에 임시치아로 사용된다. 환자 구강 내에  장착된 임시치아는 지대치를 보호하고 치아의 정출 및 경사를 방지하며 저작 및 심미 기능 유지에 중요한 역할을 한다. 
적층 가공방식으로 제작되는 레진 크라운은 Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing(CAD/CAM) 시스템을 사용하여 제조 공정에서 발생하는 오차를 줄이고 보철물의 품질을 일정하게 유지할 수 있어, 기존의 전통적인 제작방식에 비해 우수한 정확도를 가진다고 보고되고 있다. 그러나 제작 시 설정하는 빌드 방향, 레이어 두께, 광조사량, 지대치의 외형 등 여러가지 요인에 의해 보철물의 정확도가 영향을 받으며, 현재 선행연구 결과들 또한 서로 상충되는 부분이 존재하기에 최적의 빌드조건을 결정하기 위해서는 지속적인 연구가 필요한 상황이다.
따라서 본 연구에서는 2가지 빌드 방향을 설정하여 레진 크라운 제작 시, 빌드 방향이 내면 정확도에 미치는 영향을 비교, 평가해 보고자 한다.

연구 방법 
1. 주모형 선정 및 레진 크라운 제작

상악 우측 중절치가 프랩된 주모형(D85DP-500B.1, Nissin Dental, Japan)을 치과용 모델 스캐너(E4, 3-Shape, Copenhagen, Denmark)를 사용하여 스캔하였다(Fig. 1). 치과용 디자인 소프트웨어(3Shape, Copenhagen, Denmark)를 사용하여 30㎛의 시멘트 갭을 설정 후, 해부학적인 형태의 상악 우측 중절치를 디자인하고 Standard Tessellation Language(STL)형식으로 저장하였다. STL 파일을 전용 슬라이싱 소프트웨어로 불러온 후 25㎛의 레이어 두께로 설정하고 설측면이 플랫폼으로 향하는 그룹(B-LG)과 절단연이 플랫폼으로 항하는 그룹(B-IC)으로 나누어 빌드 방향을 설정하였다(Fig. 2). Digital Light Processing(DLP) 방식의 3D 프린터(Asiga, Sydney, Australia)를 사용해 시편을 출력하였다(n=3, N=6)(Fig. 3). 출력 후 시편을 세척 및 건조하고 10분간 후경화를 진행하였다.

 

2. 3차원 평가
3차원 정확도를 평가하기 위해 총 6개의 시편의 내면을 모델 스캐너(E4, 3-Shape, Copenhagen, Denmark)로 스캔하고 2그룹(B-LG, B-IC)의 데이터를 얻었다. 3차원 분석 소프트웨어(Geomagic control X, Geomagic Gmbh, Germany)를 이용하여 내면을 제외한 불필요한 부위를 삭제하고 기준파일에 디자인파일을 자동 정렬한 후 최적 맞춤 정렬하였다. 정확도의 정량적 평가를 위해 Root Mean Square (RMS) 값으로 계산하여 나타내었다. N은 총 측정 포인트 수, X1은 기준 데이터의 측정 포인트, X2는 크라운 스캔데이터의 측정 포인트이다. RMS 값이 낮으면 높은 정확도를 나타낸다. 각 그룹별 RMS 값의 평균을 구하여 비교하였다. 디자인파일과 기준파일 간의 편차는 3차원 색차지도(Color-difference map)로 나타내었다. 파란색 영역은 음의 편차를 나타내며 빨간색 영역은 양의 편차를 나타낸다. 초록색 영역은 편차가 0에 가까운 매우 적은 수치를 의미한다.

 

연구결과
두가지 빌드 방향(B-LG, B-IC)으로 적층 가공하여 제작한 레진 크라운의 내면 평균 RMS값 평가 결과, B-LG그룹의 RMS값은 27.17㎛, B-IC 그룹은 23.03㎛으로 나타났다(Table 1). 또한 데이터 간의 정성적 편차 확인을 위한 3차원 색차지도(Color-difference map)에서는 B-LG그룹 시편 편차부위가 B-IC그룹 시편 내면 보다 넓은 양상을 보였다(Fig. 5).

 

고찰 및 결론
본 연구는 레진 크라운 적층 시 빌드 방향이 정확도에 미치는 영향을 알아보기 위해 DLP방식의 프린터를 사용하여 두가지 빌드 방향을 설정한 후, 크라운을 제작하고, 정확도를 측정하였다.
정확도 평가 결과, 두 그룹 사이에 편차를 확인 하였고, 따라서 빌드 방향에 의한 정확도 차이가 있음을 확인하였다
Osman 등의 연구에서는 서포터 지지가 부족한 부분에 일부 처짐 현상과 서포터 구조 반대편에 과경화 현상이 발생할 수 있으며 이는 출력물의 정확도에 영향을 미친다고 보고하고 있다. 본 연구에서도 선행 연구와 마찬가지로 Figure 5의 색차지도를 확인해보면 B-IC그룹은 B-LG 그룹에 비해 초록색 영역이 더 넓게 관찰되었고, B-LG 그룹은 절단부위와 순측 마진부위에서 양의 오차가 발생하였다. 이는 설측면에서만 서포터의 지지를 받은 B-LG그룹이 전반적으로 서포터의 지지를 받은 B-IC 그룹보다 정확도가 감소한 것으로 보여지며 선행연구에서 언급한 재료의 처짐 현상이 원인일 것으로 사료된다
본 실험 결과는 여러 면에서 서포터 지지를 받아 재료의 처짐이 적고 중합수축이 일률적인 빌드 방향으로 적층 제조한 레진 크라운이 우수한 정확도를 가진다는 선행연구 결과와 일치한다. 
그러나 본 연구는 예비실험으로 적은 수의 시편만을 사용하였고 다양한 빌드 방향을 설정하지 않았기 때문에 연구 결과를 일반화 할 수 없다
그럼에도 불구하고 적층가공의 빌드 방향에 따라 정확도 차이가 발생한 것을 확인 하였다는 데에 의의가 있다. 따라서 추후 시편의 개수를 늘리고, 빌드 방향을 다양하게 설정하여 정확도를 평가하는 후속 연구가 필요할 것으로 사료된다. 

 


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