3D 중첩 소프트웨어를 이용한 white & blue light scanner의 지대치 임프레션 스캐닝에 관한 반복측정안정성의 고찰

Discussion on repeatability evaluation of abutment teeth impression scanning of white & blue light scanners by using 3D-superimposing software

 

 

Abstact
  With the introduction of CAD/CAM system in dentistry, the role of the scanners and their repeatability in particular has become critical.  The intraoral  scanner, which has recently generated immense interest in dentistry, can immediately fabricate a prosthesis upon receiving data obtained from directly scanning the patient's mouth. However, low repeatability of the scans obtained from the intraoral scanner. To compensate for this disadvantage, methods to directly scan the impression of the patient’s oral structures used extraoral scanners are increasingly gaining importance. Therefore, this study aimed at evaluating repeatability of digitizing dental impressions of abutment teeth using white and blue light scanners.

* 교신저자 : 김웅철 kuc2842@korea.ac.kr

서론
CAD/CAM 시스템의 도입에 따라 치과 분야에서 스캐너의 역할은 중요시되고 있으며, 이에 따라 스캐너의 반복측정안정성의 확인은 중요한 조건의 중 하나가 되었다 [1]. 최근 부각되고 있는 intraoral 스캐너는 환자구강을 직접 스캐닝하여 바로 보철물 제작이 가능하므로 치과분야에서 많은 관심을 받고 있다. 하지만 intraoral 스캐너는 환자 구강내의 복잡한 구조와 타액 등으로 인한 스캐닝의 반복측정안정성이 낮은 것이 문제점으로 지적 되고 있다 [2,3]. 이러한 단점을 보완하기 환자의 구강내에서 채득된 인상체를 직접 스캐닝하는 방식에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이는 모형을 복제하는 과정을 생략함으로써 경제적 낭비와 시간적 손실을 줄일 수 있다는 장점이 있다 [4,5]. 인상체 스캐닝이 가능한 스캐너의 종류로는 laser scanner와 white light scanner 그리고 최근에 개발된 blue light scanner가 있다(그림 1, 2). 우선 laser scanner는 라인 패턴으로 물체를 스캐닝하므로 스캐닝 속도가 느리고, 스캐닝 오류가 많이 발생하며 스캐닝의 반복측정안정성도 낮다 [6]. 한편, 최근 치과시장에서 사용되고 있는 white light scanner와 blue light scanner는 laser scanner보다 스캐닝 속도도 빠르고 스캐닝의 반복측정안정성이 높다고 알려지고 있다. 하지만 아직까지 white light scanner와 blue light scanner의 반복측정안정성에 관한 연구는 거의 이루어 지지 않았으며, 이에 따라 연구가 필요한 실정이다.
따라서, 본 연구의 목적은 각 지대치아별 인상체 스캐닝에 있어서 white light scanner와  blue light scanner의 반복측정안정성에 대한 고찰을 하는 것이다.

본론
 기존의 scanner의 반복측정안정성 평가에 관한 연구를 분석해보면 연구자에 따라 실험방법이 다르고 명확한 평가기준이 없었으며, 연구 결과 또한 신뢰성이 떨어지는 경우가 많았다. 하지만 본 연구에서는 임프레션 스캐닝의 반복측정안정성 평가방법에 있어서 ISO 12836규정에 명시되어 있는 측정 방법을 이용하였다. 또한, 3D 중첩 소프트웨어를 사용하여 보다 신뢰성 높은 연구결과를 도출하려고 노력하였다. 마지막으로 스캐너의 반복측정안정성 측정에 대한 신뢰도를 높이기 위하여 사용된 고무인상재는 vinyl polysiloxane계통의 인상재(Aquasil Ultra, Dentsply, USA) 이었다. 이 인상재는 광학식 스캐닝용으로 개발된 것으로, 광학용 스캐닝 용으로 최적화된 인상재로 인 것으로 알려져 있다. 따라서 스캐너에 따른 인상체 스캐닝의 반복측정안정성 평가에 대한 타당도를 높이기 위해 용도에 알맞은 인상재를 사용하였다는 점에서 의미가 있다 [7].

반복측정안정성 확인을 위한 지대치 인상체 스캐닝 
 White light scanner (Identica®,Medit,Seoul,SouthKorea)와 blue light scanner (Identica blue®,Medit,Seoul,SouthKorea)의 지대치 인상체 스캐닝에 대한 반복측정안정성 비교평가를 하기 위한 방법은 다음과 같다.
 첫 번째로 white light scanner의 반복측정안정성의 확인을 위하여 견치 지대치 인상체를 스캐너 내부의 테이블에 고정시켰다. 이 후, 인상체를 이동시키지 않은 상태에서 반복적인 스캐닝을 하여, 5개의 3차원 형상 데이터(STL file)를 얻었다. 또한, 소구치와 대구치 지대치 인상체의 반복측정안정성의 확인을 위하여, 위의 방법과 동일하게 각 지대치 인상체별 5번의 반복적인 스캐닝을 통해 3차원 형상 데이터(STL file)를 얻었다.
 두 번째로 blue light scanner의 반복측정안정성의 확인을 위해서 위의 white light scanner의 반복측정안정성의 확인방법과 동일한 과정을 거쳤다. 이러한 과정을 통해 각각 견치, 소구치 그리고 대구치의 3차원 형상 데이터(STL file)를 얻었다.
얻어진 모든 지대치 인상체의 3차원 형상 데이터들에서 불필요하고 부정확한 margin 아래쪽 부분은 삭제하였다 [8,9,10].

소프트웨어를 이용한 분석
 White light scanner와 blue light scanner를 이용하여 얻은 각각의 지대치 인상체의 3차원 형상 데이터(STL file)들을 가지고, 각 치아들의 반복측정안정성을 아래와 같은 방법으로 확인하였다. 우선, CopyCAD 7.350 SP3 (Delcam plc., Birmingham, UK) 프로그램을 이용하여 스캐닝된 모든 3차원 형상 데이터(STL file)들을 point cloud (ASCII file)로 변환시켰다. 이 후, white light scanner의 반복측정안정성을 확인하기 위하여 PowerInspect 2012 (Delcam plc., Birmingham, UK) 프로그램을 사용하여 치아 별 하나의 3차원 형상 데이터 (STL file)와 하나의 point cloud (ASCII file)를 superimposing시킴으로써 color-difference-map과 report를 얻었다 (그림 4, 5).
또한, blue light scanner의 반복측정안정성을 확인하기 위한 방법은 위의 white light scanner의 반복측정안정성 확인 방법과 동일하였고, 이를 통하여 color-difference-map과 report를 얻었다 (그림 4, 5).

결론
 본 연구팀은 3D 중첩 소프트웨어를 이용한 white & blue light scanner의 지대치 임프레션 스캐닝의 반복측정안정성 평가를 color-difference-map을 통하여 확인한 결과 두 스캐너 모두 높은 반복측정안정성이 확인되었으며(그림 4,5), 나아가 이러한 평가방법은 치과 CAD/CAM분야의 발전에 도움을 줄 것으로 보인다. 또한, 디지털화된 보철물 제작 시스템의 발전에 이바지하고, 객관화된 보철물 정확도 평가에 관한 기준의 확립에도 기여할 수 있을 것이다.
  아울러 앞으로 3D 중첩 소프트웨어를 활용한 스캐너의 임프레션 스캐닝의 반복측정안정성 평가에 관한 연구와 더불어, 앞으로 이를 활용한 CAD/CAM 치과수복물의 적합성에 관한 정확도 평가에 대한 지속적인 연구를 통해 치과 분야의 발전에 크게 기여할 것을 약속한다.

감사의 글
 본 연구팀의  ‘3D 중첩 소프트웨어를 이용한 White & Blue light scanner의 지대치 임프레션 스캐닝에 관한 반복측정안정성의 고찰‘에 관한 연구는 대한민국 최초로 시도되는 것으로 사료된다. 본 연구팀을 위해 물심양면의 지원을 아끼지 않으신 IdenticaⓇ, Medit사와 한국델캠(주)의 대표님과 임직원님들께 진심으로 감사의 말씀을 드린다.

참 고 문 헌

[1] Naidu D, Freer TJ. Validity, reliability, and reproducibility of the iOC intraoral scanner: a comparison of tooth widths and Bolton ratios. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2013 Aug;144(2):304-10.
[2] Logozzo S, Zanetti EM, Franceschini G, Kilpelä A, Mäkynen A. Recent advances in dental optics – Part I: 3D intraoral scanners for restorative dentistry. Opt Lasers Eng. 2014 Mar;54:203-21.
[3] Trifkovic B, Budak I, Todorovic A, Vukelic D, Lazic V, Puskar T. Comparative analysis on measuring performances of dental intraoral and extraoral optical 3D digitization systems. Measurement. 2014 Jan;47:45-53.
[4] Persson A, Andersson M, Oden A, Sandborgh-Englund G. A three-dimensional evaluation of a laser scanner and a touch-probe scanner. J Prosthet Dent 2006;95(3):194–200.
[5] Quaas S, Rudolph H, Luthardt RG. Direct mechanical data acquisition of dental impressions for the manufacturing of CAD/CAM restorations. J Dent. 2007 Dec;35(12):903-8.

[6] Persson AS, Odén 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.
[7] Persson M, Andersson M, Bergman B. The accuracy of a high-precision digitizer for CAD/CAM of crowns. J Prosthet Dent. 1995;74:223–9.
[8] Jeon JH, Lee KT, Kim HY, Kim JH, Kim WC. White light scanner-based repeatability of 3-dimensional digitizing of silicon rubber abutment teeth impressions. J Adv Prosthodont. 2013;5:452-6.
[9] Quaas S, Rudolph H, Luthardt RG. Direct mechanical data acquisition of dental impressions for the manufacturing of CAD/CAM restorations. J Dent. 2007 Dec;35(12):903-8.
[10] Luthardt RG, Loos R, Quaas S. Accuracy of intraoral data acquisition in comparison to the conventional impression. Int J Comput Dent. 2005;8(4):283-94.