Abstract
Prosthesis manufacturing method of the digital method by using the optical scanner in the field of dentistry recently has attracted attention. In addition, it was decided that impression scanning which used optical scanner becomes possible, economic efficiency and temporal in the process of development is enhanced. For this reason, interest in the reliability evaluation of the optical scanner is increasing, in accordance with the this, the research team, we try to discuss that impression scanning by using (laser·white light type) the scanner of two typical optical system.
* 교신저자 : kuc2842@korea.ac.kr

서론
CAD/CAM 시스템을 이용한 디지털화 과정에서 스캐너의 도입은 치과분야에 큰 변화를 가져오게 했다. 치과분야에서 쓰이고 있는 스캐너의 종류는 크게 접촉식(touch probe)과 비접촉식(non-contact)으로 나누는데, 현재에는 주로 비접촉식 방식인 레이저 방식의 스캐너가 많이 사용되고 있다.

그러나 최근에는 백색광 방식의 스캐너가 치과영역에 도입이 되면서 많은 관심을 불러일으키고 있는 실정이다.[1-3]
그러므로 본 연구에서는 인상체에 대한 직접적인 스캐닝이 가능한 레이저 스캐너와 백색광 스캐너의 특징에 대해 알아보고, 안정성에 관한 평가방법을 고찰함으로써 임상 활용의 가능성을 가늠해 보기로 한다.

본론
기존의 인상체 스캐너에 관한 연구를 분석해보면 레이저 스캐너는 접촉외력에 의한 압박이 없고 스캐닝의 정밀도, 안정성이 뛰어나다는 연구 내용이 관심을 갖게 한다.[4] 더욱이 가장 최근에 소개되고 있는 백색광 방식 스캐너는 오차가 적고 정밀도가 높은 것으로 제시되고 있어, 이를 활용한 인상체 스캔 방식에 대한 관심도가 더욱 높아지고 있다.

하지만 현재까지 레이저 스캐너와 백색광 스캐너의 임프레션 스캐닝에 대한 안정성에 대한 비교 평가에 관한 연구는 이루어지고 있지 않았다. 이러한 이유로 본 연구에서는 레이저 스캐너와 백색광 스캐너의 특징과 두 스캐너의 임프레션 스캐닝에 대한 안정성을 비교 평가하기 위한 고찰을 하고자 하였다.

우선, 비접촉식(non-contact) 레이저 스캐너는 광삼각법을 이용하여 스캐닝을 하게 된다. 이는 카메라와 레이저 발신자 사이의 거리와 각도는 고정되어 이미 알고 있고, 카메라 화각 내에서 수신 광선이 CCD 소자의 상대적인 위치에 따라 깊이(depth)의 차이를 구할 수 있는 방식이다(그림 1). 현재 사용되고 있는 대부분의 레이저 스캐너는 스캐닝 속도를 높이기 위해 점타입 보다는 라인타입의 레이저가 주로 이용되고 있다.[5]

한편, 비접촉식 스캐너 가운데 백색광 방식의 스캐너는 레이저 스캐너에 뒤지지 않는 적은 오차와 높은 정밀도를 갖추고 있으며, 이를 활용한 스캔 방식에 대한 관심도가 최근에 더욱 높아지고 있다.[6] 이는 특정 패턴을 물체에 투영하고, 그 패턴의 변형 형태를 파악해 3차원 정보를 한 번에 얻어내는 방식이다(그림2).[7]


또한 초당 측정 점수가 3MHz로써 10~500kHz인 레이저 스캐너나 수백 kHz의 고성능으로 알려진 공업용 접촉식 스캐너인 CMM(Coor-dinate Measuring Machine)보다도 높아 시간 절약의 측면에서도 레이저 스캐너에 비해 큰 장점이 있다고 한다.[8]

레이저 스캐너와 백색광 스캐너의 안정성을 확인하는 방법은 크게 두 가지가 있다(그림 3). 그 중 한 가지는 repeatability이고 다른 한 가지는 relative accuracy이다.


첫 번째로, repeatability를 확인하는 방법은 다음과 같다. 하나의 인상체를 반복적으로 스캔작업을 하여서 얻은 첫 번째로 스캔된 데이터를 CAD reference model(CRM)로 삼아 대조군으로 정하며, 반복적인 인상체 스캔을 통하여 여러 가지 스캔 데이터를 획득한다. CRM을 제외한 실험군의 STL파일은 모두 CopyCAD 프로그램을 사용하여 point cloud-ASC file로 변환시키는 작업을 한다.

이 후에 PowerInspect(Delcam, UK) 프로그램 등을 이용하여 삼각격자 형태로 이루어진 CRM 데이터와 수많은 점들로 이루어진 point cloud 데이터를 재배열 한 뒤, point cloud를 CRM 데이터의 표면에 투영을 시킨다. 서로 겹쳐진 CRM 데이터의 surface data와 모든 point 간의 거리를 RMS(root mean square)값으로 변환하여 그 평균값을 구한다. 이러한 방식을 이용하면 레이저 스캐너와 백색광 스캐너 각각의 repeatability를 확인할 수 있는 연구가 진행 될 수 있다(그림 4).


두 번째로는, relative accuracy를 확인하는 방법이다. 동일한 인상체를 레이저 스캐너와 백색광 스캐너로 각각 여러 번의 스캔작업을 한다. 레이저 스캐너를 이용하여 얻은 첫 번째 스캔된 데이터를 CAD reference model(CRM)로 삼아 대조군으로 정하며, 백색광 스캐너를 이용하여 얻은 스캔 데이터를 실험군으로 삼는다.

CRM을 제외한 실험군의 STL파일은 모두 CopyCAD 프로그램을 사용하여 point cloud-ASC file로 변환시키는 작업을 한다. 이 후에 PowerInspect(Delcam, UK) 프로그램 등을 이용하여 삼각격자 형태로 이루어진 CRM 데이터와 수많은 점들로 이루어진 point cloud 데이터를 재배열한 뒤, point cloud를 CRM 데이터의 표면에 투영시킨다. 서로 겹쳐진 CRM 데이터의 surface data와 모든 point 간의 거리를 RMS(root mean square)값으로 변환하여 그 평균값을 구한다(그림 5).


이와 반대로, 위의 작업을 백색광 스캐너를 이용하여 얻은 첫 번째 스캔된 데이터를 CAD reference model(CRM)으로 삼아 대조군으로 삼고 레이저 스캐너로 스캔한 데이터를 실험군으로 잡아 위와 똑같은 작업을 실행한다. 이러한 방식을 이용하면 레이저 스캐너와 백색광 스캐너의 relative accuracy를 확인할 수 있는 연구가 진행될 수 있다.

결론
비접촉식 Optical 방식의 레이저 스캐너와 백색광 스캐너에 대한 연구는 현재 치과 분야에서 이루어지고 있는 CAD/CAM과 기공물 제작 방식에 있어서 디지털화의 발전에 도움이 될 것이다.
이 두 가지 스캐너를 이용한 인상체의 직접적인 스캐닝이 실용화되면 인상체에 경석고를 붓고 이를 모형으로 복제해 내는 2차, 3차 과정에서 생기는 오차 변인을 제거할 수 있어, 더욱 정밀한 치과수복물의 제작이 가능하다.

나아가 optical 방식의 스캐너를 이용하여 치과 임상에서 중요하게 여겨지는 보철물의 품질 평가에 관한 다양한 연구도 이루어 질 수 있을 것으로 기대된다.
아울러 본 연구팀은 앞으로 optical scanner의 안정성에 관한 연구와 더불어, 이를 활용한 치과수복물의 적합성의 평가에 대한 연구를 통해 치과 분야의 발전에 크게 기여할 것을 약속한다.

감사의 글
본 연구팀의 Optical 스캐너를 이용한 인상체의 안정성 평가는 대한민국 최초로 시도되는 것으로 사료된다. 본 연구팀을 위해 물심양면의 지원을 아끼지 않으신 IdenticaⓇ, Medit사와 한국델캠㈜의 대표님과 임직원님들께 진심으로 감사의 말씀을 드린다.

참고문헌
1. Hewlett ER, Orro ME, Clark GT. Accuracy testing of three-dimensional digitizing systems. Dent Mater 1992;8:49-53.
2. Luthardt RG, Sandkuhl O, Herold V, Walter MH. Accuracy of mechanical digitizing with a CAD/CAM system for fixed restorations. Int J Prosthodont 2001;14:146-51.
3. Dahlmo KI, Andersson M, Gellerstedt M, Karlsson S. On a new method to assess the accuracy of a CAD program. Int J Prosthodont 2001;14: 276-83.
4. Persson M, Andersson M, Bergman B. The accuracy of a high-precision digitizer for CAD/CAM of crowns. Journal of Prosthetic Dentistry 1995;74:223?9.
5. Persson AS, Od?n A, Andersson M, Sandborgh-Englund G. Digitization of simulated clinical dental impressions: virtual three-dimensional analysis of exactness. Dent Mater. 2009 Jul;25(7):929-36. Epub 2009 Mar 4
6. Schaefer O, Watts DC, Sigusch BW, Kuepper H, Guentsch A. 2. Marginal and internal fit of pressed lithium disilicate partial crowns in vitro: a three-dimensional analysis of accuracy and reproducibility Dent Mater. 2012 Mar;28(3):320-6. doi: 10.1016/j.dental.2011.12.008. Epub 2012 Jan 21.
7. http://en.wikipedia.org/wiki/Structured_Light_3D_Scanner
8. Lee KT, Kim JH, Kim WC, Kim JH. Three-dimensional evaluation on the repeatability and reproducibility of dental scanner-based digital models. Korean Acad Dent Tech. 2012;34(3):213-220.