Abstract
During the 20th century, both dental materials and dental technologies for the fabrication of dental devices progressed remarkably. In the early 20th century Taggart introduced the loss-wax casting process to dentistry for the construction of crowns and bridges. CAD/CAM (computer aided design / computer aided manufacturing)began its dental life in 1970s with the first worker to explore its application in dentistry. CAD/CAM has now become a well accepted technology in most modern dental laboratories and for some enterprising clinicians at the chairside. In this article, we review the recent history of the development of dental CAD/CAM systems. Finally, we discuss the future perspectives applicable to dental CAD/CAM.
* Corresponding author: kjh2804@korea.ac.kr

서 론
치과 기공계는 지난 수십 년간 새로운 재료들과 새로운 기술에 열광했다.
Taggart는 크라운과 브릿지 제작을 위하여 lost-wax casting 제작 과정을 소개했다.
이 방법은 주로 보석을 만드는 작업에 쓰이는 제작 방식이었다. 1940년대와 1950년대에는 새로운 폴리머 재료인 아크릴릭 레진이 의치 제작에 사용되기 시작했다.

치과계에 캐드캠의 적용이 시도된 것은 1970년대에 Duret과 Preston에 의해서이다[1]. 그리고 이를 발판으로 1980년대에 Moermann이 CEREC system을 개발했다[2].

본 론
캐드캠의 발달은 3가지 세부적인 요소들의 발달을 기초로 하는데 첫 번째는 3차원 스캐닝을 통한 데이터의 습득이고, 두 번째는 데이터의 디자인 과정이며, 세 번째는 가공단계이다. (그림1)

특히 최근에는 intra-oral scanner의 개발이 굉장히 활발하다. (그림2)

이러한 장비들을 이용하면 구강 내 환경을 인상을 채득한다거나, 모델을 따로 제작하는 일 없이도 3차원적인 모형으로 바로 생성이 가능하다.

치과 기공소에서는 모형과 laser scanner를 이용하여 모형을 디지털화시킬 수 있다. 디지털 모형을 이용하면 출시되어 있는 많은 회사의 소프트웨어로 보철물을 디자인 할 수 있다. 가령 크라운, 브릿지, 국소의치의 금속 구조물 등의 디자인이 가능하다.

이들 중에 몇몇 소프트웨어 업체들은 국소의치 소프트웨어를 통하여 서베이어를 통한 디자인, 그리고 왁스를 통한 국소의치 금속 구조물의 디자인이 20분 미만으로 가능하다고 주장한다.

많은 캐드캠 장비들은 처음에는 패키지로 된 장비들과 프로그램만 사용해야 하는 closed system을 채택했다. 그러나 최근에는 closed system이 아닌 open system으로 바뀌고 있다.

그래서 치과계에서는 intra-oral scanner, ball-contact scanner, laser scanner, CT, MRI 등 스캐닝하는 장비간의 데이터 호환이 가능하게 되고, 디자인을 하는 소프트웨어 역시 open system일 경우 관교의치 디자인 또는 국소의치 디자인, customized 임플란트, 임플란트의 지대주 디자인 등 각각의 목적에 알맞은 소프트웨어를 선택함으로써 과거보다 한층 만족스러운 결과물을 얻을 수 있게 되었다.

그리고 open system이 이루어졌을 때, 또 하나의 중요한 발전 사항은 가공 방식이 다양해 질 수 있다는 점이다. 현재 치과용 캐드캠을 이용한 가공 방식은 주로 CNC (Computer numerically controlled)를 이용한 제작이다.

CNC 가공 방식은 컴퓨터 프로그램을 기초로 해당 재료의 블록을 커팅하고 단계적으로 여러 가지 공구를 이용해 기하학적으로 보철물을 완성한다. 이 때 최대 단점은 원하지 않는 부분까지 가공이 이루어져 재료의 낭비가 심하다는 점이다. (그림3)


반면에 첨가 방식에는 종전에 밀링하여 가공하는 방식에서의 문제점과 비교하였을 때 많은 장점이 있다. 가장 큰 장점은 언더컷 부분의 재현도가 높고 복잡한 내부 형상의 재현도 역시 CNC 가공 방식에 비교하였을 때 보다 높다는 것이다.

첨가 방식에 대한 정의는 ASTM (American Society for Testing and Materials)에서 다음과 같이 명시되어 있다.
“3차원 모형 데이터로부터 층 위에 다시 층을 쌓는 적층 방식으로 CNC 가공 방식과는 반대되는 방법이다” 라고 정의되어 있다.

적층 방식은 1980년대에 사용되기 시작하였는데, 이것을 시작으로 쾌속조형기술 (Rapid Prototyping, 이하 RP)이 완성되었다. 쾌속조형기술이란 이름 그대로 3차원 캐드 데이터를 기초로 빠른 시간 안에 3차원 형상의 결과물을 완성하는 기술을 말한다.

지난 1980년대에 소개된 이래로 3D Systems 회사에서 처음 상용화시킨 Stereolithography (SLA) 방식부터 지난 20년간 급속히 발전하였다.

SLA 가공 방식은 위에 설명한대로 3차원 데이터를 기초로 적층 방식을 이용한 가공법이다. 첫 번째 SLA 기술을 적용한 것은 CT 데이터를 기초로 하여 제작한 물리적 모형이다. SLA 모델은 의학분야에서 사용되기 시작하였으며, 치의학에서는 customized 임플란트 식립을 위한 수술 등에 사용되었다[3-9].

현재에는 SLA 가공 방식을 이용하여 국소의치 금속구조물 또는 크라운, 브릿지 등의 제작이 이루어지고 있다. (그림4)


최근 치과분야에서 보철물을 제작하기 위한 방식으로 SLA 방식과 같은 RP 방식인 selective laser meting (SLM) 그리고 selective laser sintering (SLS) 기술이 사용화 되어 있다. (그림5)


이 기술의 가공 방법은 높은 전력의 레이저를 거울을 이용해 하부 구조물 재료의 분말에 조사함으로써 얇은 층이 형성되어 적층되는 방식을 이용한다.
금속 분말의 경우 티타늄, 스틸, 코발트 크롬 합금 등의 분말을 이용한 보철물 제작이 가능하다.

결론
치과 기공계에서 디지털 기술이 빠르게 개발됨으로써 컴퓨터는 전보다 기공 업무를 편하고 빠르고 가벼우면서도 경제적이게 만들었다. 적층 방식은 복잡한 형상의 제작을 가능하게 했으며, CNC 가공 방식에 비하여 보다 경제적이고, 재료의 낭비 또한 적다.

적층 가공 방식은 아직은 CNC 가공 방식만큼 널리 치과계에 널리 사용되지 못하고 있지만 보다 적절한 재료들이 개발되고 가공 기술과 잘 어울려진다면 치과 기공계에 다시 한번 새로운 변화를 이끌 것으로 예견한다.

REPERENCES
[1] Duret F, Preston JD. CAD/CAM imaging in dentistry. Curr Opin Dent 1991;1:150–4.
[2] Miyazaki T, Hotta Y, Kunii J, et al. A review of dental CAD/CAM: current status and future perspectives from 20 years of experience. Dent Mater J 2009;28:44–56.
[3] van Roekel NB. Electircal discharge machining in dentistry. Int J Prosthodont 1992;5:114–21.
[4] Winder J, Bibb R. Medcial rapid prototyping technologies:state of the art and current limitations for applications in oral and maxillofacial surgery. J Oral Maxillofac Surg 2005;63:1006–15.
[5] Bibb R, Brown R. The application of computer aided product development techniques in medical modeling topic: rehabilitation and prostheses. Biomed Sci Instrum 2000;36:319–24.
[6] Joffe J, Harris M, Kahugu F, et al. A prospective study of computer-aided design and manufacture of titanium plate for cranioplasty an its clinical outcome. Br J Neurosurg
1999;13:576–80.
[7] Winder J, Cook RS, Gray J, et al. Medical rapid prototyping and 3D CT in the manufacture of custom made cranial titanium plates. J Med Eng Technol 1999;23:26–8.
[8] Bartlett P, Carter L, Russell JL. The leeds method for titanium cranioplasty construction. Brit J Oral Maxillofac Surg 2009;47:238–40.
[9] Eufinger H, Wehmoller M. Individual prefabricated titanium implants in reconstructive craniofacial surgery: clinical and technical aspects of the first 22 cases. Plast Reconstruct Surg 1998;102:300–8.