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수용 경
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1 J Dent Hyg Sci Vol. 15, No. 2, 2015, pp RESEARCH ARTICLE 3 차원프린팅기술에의해제작된 3 본금속코어의변연간격평가 김재홍ㆍ김원수 1 ㆍ김기백 고려대학교보건과학대학보건과학연구소, 1 대전보건대학교치기공과 Evaluation of Marginal Gap of Three Unit Metal Cores Fabricated by 3-Dimensional Printing Technique Jae-Hong Kim, Won-Soo Kim 1, and Ki-Baek Kim Institute for Health Science, College of Public Health Science, Korea University, Seoul , 1 Department of Dental Laboratory Technology, School of Health Science, Daejeon Health Institute Technology, Daejeon , Korea The purpose of this study was to evaluate marginal gap of 3 unit fixed dental prostheses (FDPs) fabricated by 3-dimensional (3D) printing technology and to compare marginal gap of its by a conventional method (lost wax technique and casting method). Ten study models were manufactured. Three unit FDPs were fabricated by 3D printing technique (3D group) and conventional methods (CV group). Marginal gaps were measured by silicone replica technique and digital microscope ( 160). Mann-Whitney test was executed ( =0.05). The mean±standard deviation of marginal gap for premolars and molars were 112.5±8.6 m and 110.2±7.0 m in the 3D group and 83.2±4.4 m and 82.2±4.6 m in the CV group. There were statistically significant differences (p<0.05). As results, clinical application further improvement of 3D printing technique may be required. Key Words: Three-dimensional printing, Computer-aided design, Marginal adaptation 서론 최근치의학계의진료시스템방식이아날로그에서디지털로급변하고있다 1). 이중에서도특히보철물제작방식의변화가가장두드러진다. 종전까지치과용보철물의제작은처음부터끝까지오직수작업에의하였다. 그러나최근제조기술과치의학진료시스템의눈부신발전을통해자동화로전환되고있다. 특히치과용캐드캠 (computer aided design-computer aided manufacturing) 을이용한보철물제작은기존수작업에의한보철물제작방식의많은단점을보완하여준다. 치과용캐드캠이발전함에따라재료는물론제작기술또한다양화되고있다 2). 치과용캐드캠을이용한제작방식은크게삭제법과첨가 법으로구분된다 3). 삭제법 (subtractive method) 은흔히 computer numerical control 가공형식으로불리는데, 블록형태로공급된재료들을이용하여미리디자인된정보를토대로원하는형태로절삭하여삭제함으로써결과물을얻는방식이다 4). 이방식은제작과정이비교적단순하며, 지르코니아를포함한대부분의치과용도재재료의가공방식으로이용되어재료선택의폭이넓고, 심미보철물제작이용이하다. 그러나원하는결과물을얻기까지버려지는재료의양이많은것이가장큰단점이며 5), 삭제를위해사용되는버등의기타소모품이많은것이단점으로지적된다. 또한강한재료를채택할수록장비또한고성능장비가요구되는단점도있다. 이런단점을보완하고자최근삭제법대신첨가법 (addi- Received: March 13, 2015, Revised: March 28, 2015, Accepted: March 30, 2015 Correspondence to: Ki-Baek Kim Institute for Health Science, College of Public Health Science, Korea University, 145 Anam-ro, Seongbuk-gu, Seoul , Korea Tel: , Fax: , kimkb@korea.ac.kr ISSN (Print) / ISSN (Online) Copyright 2015 by the Korean Society of Dental Hygiene Science This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License ( by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

김재홍외 :3 차원프린팅기술에의해제작된 3 본금속코어의변연간격평가 tive method) 에의한제작법이도입되었다. 첨가법은학문적인용어로서최근에는이보다대중적인용어로서 3차원프린팅 (3-dimensional [3D] printing) 이라는용어가사용되고있다.

2 김재홍외 :3 차원프린팅기술에의해제작된 3 본금속코어의변연간격평가 tive method) 에의한제작법이도입되었다. 첨가법은학문적인용어로서최근에는이보다대중적인용어로서 3차원프린팅 (3-dimensional [3D] printing) 이라는용어가사용되고있다. 이방식은해당재료가블록형태로공급되던삭제법과는달리가루또는액상으로공급이되며, 필요한부분만부분적으로용융시켜적층하는방식에의해결과물을완성한다. 이방식에의하면미리디자인된정보를토대로필요한부위에선택적으로레이저를조사하게되면약 20 m 정도의얇은층이생성된다. 이와같은공정을반복하여적층시킴으로써보철물제작이완성된다 6). 3차원프린팅기술의경우삭제법보다재료의낭비가적으며, 미세부위재현능력이우수하다. 예를들어내부공간이비어있는공같은구형태의결과물을재현하고자할때삭제법에의해서는제작이불가능하지만, 3차원프린팅기술을이용하면제작이가능하다 3). 이런장점들때문에현재제조산업분야전반적으로 3차원프린팅기술에의한제조기술이도입되고있으며, 최근에는치의학분야에도도입되어고정성, 가철성보철물의제작이가능하다. 보철물제작기술들의발전이눈부시게이루어지고있는반면이와관련한연구들은부족한실정이다. 특히 3차원프린팅기술은임상에도입된지얼마되지않은만큼참고할수있는연구자료가많이부족한실정이므로, 본연구에서는 3차원프린팅기술에의해제작된 3본금속코어의임상적허용가능성을변연간격을기준으로가늠하여보고자한다. 그리하여관련임상종사자들 ( 치과의사, 치과위생사, 치과기공사 ) 에게참고자료를제시하는것이본연구의목적이다. 연구대상및방법 Rock; KaVo Dental GmbH, Biberach/Riß, Germany) 를주입하였다. 석고의혼수비는제조사에서권장사항에따랐으며, 주입후약 1시간경과후최종경화된모형을몰드에서제거함으로써 Fig. 1과같은연구모형 10개를제작하였다. 2) 디지털모형전환과 3본금속코어의설계 10개의연구모형을 3차원프린팅기술에의한시편제작을위하여치과용스캐너 (D-700; 3shape A/S, Copenhagen, Denmark) 를이용하여스캐닝과정을통해디지털모형으로전환하였다. 스캐닝시발생될수있는오차를최소화하기위하여연구모형 1개당총 3회스캐닝을실시하였는데, 1회는전체모형을노출한채로스캐닝을수행하였고, 2회는상악제1소구치만노출하여스캐닝을실시하였으며, 마지막에는상악제1대구치만노출시켜스캐닝을실시하였다. 완성된디지털모형에숙련된기술자가전용프로그램 (3shape Dental Designer; 3shape A/S) 을이용하여금속도재관제작을위한 3본금속코어를설계하였다. 시편의설계는제작사권장사항에의거하여코어의두께 0.5 mm, 시멘트필름을위한두께 30 m, 연결부의면적은 9 mm 2 를부여하였고, 설계가끝난데이터는각각의파일로저장되었다. 3) 3차원프린팅기술에의한 3본금속코어제작 ( 실험군, 3D group) 설계가끝난파일을토대로 3차원프린팅기술에의한 3 본금속코어제작을위하여치과용 3차원프린팅전용장비 (EOSINT M270;, EOS GmbH, Krailling, Germany) 에파일정보를입력하였다. 입력된파일의정보들을토대로고온의레이저가하부금속분말 (EOS Cobalt Chrome SP2; 1. 연구대상 1) 연구모형제작본실험을위해상악우측제2소구치가결손되어있고, 상악우측제1소구치와상악우측제1대구치가지대치인모형 (Model #3017; Viade Products, Camarillo, CA, USA) 을연구모형으로준비하였다. 지대치의형태는 1.2 mm의깊이로삭제되었으며, 변연부의형태는 360 o 의 chamfer 변연형태로서축벽의각도는 12 o 로설정하여본모형을완성하였다. 완성된본모형을토대로치과용실리콘 (Deguform; DeguDent GmbH, Hanau-Wolfgang, Germany) 을이용하여실리콘몰드 10개를제작하였다. 제작된 10개의몰드에각각의숫자를부여한뒤치과용스캐너전용석고 (Everast Fig. 1. Study model. 197

J Dent Hyg Sci Vol. 15, No. 2, 2015 EOS GmbH)을 이용하였으며, 사용된 금속 분말의 열적 화 학적 요구사항은 EN ISO 9693 규격, 생물학적 안정성 및 세포 독성의 요구사항은 EN ISO 7504, EN ISO 10993-1, EN ISO 10993-5를 따르고 있다.

같은 시편이 10 용하여 10개의 납형을 제작 완료하였다. 제작 완료된 납형 을 대상으로 주입선 부착, 매몰 과정을 거쳐 소환을 수행하 였으며, 소환이 끝난 후 주조 과정을 거쳐 최종 보철물 10개 를 제작하는 과정을 통해 CV group을 완성하였다. 개 완성되었다. 2.

이 방법에 의하여 준비된 연구모형에 치과용 왁스를 이 1) 변연 간격의 정의 및 측정 본 연구에서는 변연 간격을 모형의 변연선을 기준으로 시 7) 편까지의 수직적인 거리로 정의하며, 측정하였다(Fig. 3). 각 치아 별로 Fig.

3 J Dent Hyg Sci Vol. 15, No. 2, 2015 EOS GmbH)을 이용하였으며, 사용된 금속 분말의 열적 화 학적 요구사항은 EN ISO 9693 규격, 생물학적 안정성 및 세포 독성의 요구사항은 EN ISO 7504, EN ISO , EN ISO 를 따르고 있다. 금속 분말을 용융시키는 과정을 반복하여 적층시킴으로써 Fig. 2와 같은 시편이 10 용하여 10개의 납형을 제작 완료하였다. 제작 완료된 납형 을 대상으로 주입선 부착, 매몰 과정을 거쳐 소환을 수행하 였으며, 소환이 끝난 후 주조 과정을 거쳐 최종 보철물 10개 를 제작하는 과정을 통해 CV group을 완성하였다. 개 완성되었다. 2. 연구 방법 4) 왁스소각기술과 주조방식에 의한 3본 금속 코어 제작(대조군, CV group) 제작된 3D group과 비교 평가할 CV group 제작을 위해 3D group 제작 시 사용하였던 연구모형에 전통적인 제작방 식(왁스소각기술과 주조법)에 의해 CV group을 제작하였 다. 이 방법에 의하여 준비된 연구모형에 치과용 왁스를 이 1) 변연 간격의 정의 및 측정 본 연구에서는 변연 간격을 모형의 변연선을 기준으로 시 7) 편까지의 수직적인 거리로 정의하며, 측정하였다(Fig. 3). 각 치아 별로 Fig. 4와 같이 8부위(P1-P8)를 측정하였고, 측 정 방법으로는 선행연구에서 신뢰성이 검증된 실리콘 복제 8) 기술을 이용하였다. 이 방법에 의하여 보철물 내면에 연질 실리콘(Fresh; Dreve Dentamid GmbH, Unna, Germany) 을 채운 후 연구모형의 지대치 장축 방향으로 손가락 압력 을 이용하여 압력을 가하였다. 압력은 연질 실리콘이 완벽 Fig. 2. The 3-unit metal cores fabricated by 3-dimensional printing technique. Fig. 4. Cutting of silicone replica (occlusal view of abutment). Fig. 3. Marginal gap of abutment. FDPs: fixed dental prostheses. 198 Fig. 5. Analysis of marginal gap by the digital microscope ( 160). FDPs: fixed dental prostheses.

4 김재홍외 :3 차원프린팅기술에의해제작된 3 본금속코어의변연간격평가 히경화될때까지유지하였으며, 최종경화가끝난후연구모형에서보철물만조심히제거하였다. 보철물과연구모형과의간격이복제된연질실리콘복제본은두께가너무얇아절단이어려울뿐만아니라절단이불가능하다. 때문에연질실리콘보강및측정의용이함을위하여경화가끝난연질실리콘위에경질실리콘 (Fresh) 을덮는형태로보강하였다. 경질실리콘의경화가끝난후실리콘복제본을 Fig. 4와같이 8조각으로절단한뒤절단된실리콘조각들의단면을영점조절이완료된디지털현미경 (KH-7000; HIROX, Hackensack, NJ, USA) 을이용하여 160배율로확대후변연간격을측정하였다 (Fig. 5). 각지대치에서측정된 8부위의변연간격의평균을해당지대치의변연간격으로정의하였다. 2) 통계분석두집단 (3D group, CV group) 에서측정된각 8부위의시편별변연간격의평균과표준편차가산출되었다. 산출된두집단의평균을비교평가하고자비모수검정방법인 Mann-Whitney 검정이수행되었다 (95% confidence interval). 본연구에서적용된모든통계분석은 IBM SPSS Statistics ver (IBM Co., Armonk, NY, USA) 을이용하였다. 결과 각시편별 (Specimen, S ) 8부위변연간격의평균과표준편차는 Table 1과같다. 10개시편의두지대치 ( 소구 치와대구치 ) 모두 3D group의변연간격이 CV group보다큰것으로조사되었다. 이를비교하기위해시행한 Mann- Whitney 검정결과에서는소구치의경우 10개시편모두통계적으로유의하였고 (p<0.05), 대구치에서는 9번시편 (p=0.055) 을제외한나머지 9개시편이통계적으로유의하였다 (p<0.05). 또한각제작방식별각지대치의전체변연간격의평균과표준편차는 Table 1의 total과같다. 두지대치모두 CV group의전체변연간격보다 3D group의전체변연간격이더큰것으로조사되었으며, 평균이서로통계적으로유의한지알아보기위하여실시한 Mann-Whitney 검정결과통계적으로유의하였다 (p<0.05; Table 1). 고찰 본연구에서는최근에치과보철물제작기술로서새롭게도입된 3차원프린팅기술에의해제작된고정성보철물의변연간격을평가하여임상적허용가능성을가늠해보고자하였다. 본연구를위해 3본교의치수복을위한모형을준비하였으며, 연구모형을대상으로 3차원프린팅기술 (3D group) 과기존보철물제작방식 (CV group) 을이용하여금속도재관의하부금속코어의형태로 3본고정성보철물을각집단별 10개씩총 20개를제작하였다. 제작된소구치와대구치각각의시편당 8곳의변연간격이측정되었으며, 한시편의한지대치에서측정된 8군데의평균을해당시편지대치의변연간격으로정의하였다. Table 1. Marginal Gap of Specimens (Premolar and Molar) by Two Fabrication Methods (Unit: m, n=8) Specimens a Premolar Molar 3D group CV group p-value 3D group CV group p-value S ± ± ± ± S ± ± ± ± S ± ± ± ± S ± ± ± ± S ± ± ± ± S ± ± ± ± S ± ± ± ± S ± ± ± ± S ± ± ± ± S ± ± ± ± Total b 112.5± ± ± ± Values are presented as mean±standard deviation. 3D group: 3-dimensional printing technique, CV group: conventional method (lost wax technique and casting method). a Specimen number, b the total of 80 measurements of marginal gap. p-value was obtained by the Mann-Whitney test. 199

5 J Dent Hyg Sci Vol. 15, No. 2, 2015 측정결과소구치변연간격의평균 ± 표준편차는 3D group 112.5±8.6, CV group 83.2±4.4 m였으며, 대구치변연간격의평균 ± 표준편차는 3D group 110.2±7.0, CV group 82.2±4.6 m였다. 두지대치에서조사된변연간격의평균에는통계적으로알아보기위하여실시한 Mann- Whitney 검정결과에서는두지대치모두통계적으로유의하였다 (p<0.001). 즉최근도입된 3차원프린팅기술에의해제작된고정성보철물보다전통적인제작된방식의보철물의변연간격이우수하였다. 변연간격이우수한고정성보철물의경우그렇지못한것보다 2차플라그의침착가능성이낮아져결과적으로보철물의수명등에도직접적으로긍정적인영향을미친다 9). 때문에변연간격이지나치게큰보철물의경우임상적으로허용이불가능하다고이전연구들을통해보고되었다 10). 한연구자는변연간격의임상적허용수치로서 50 m를제시하였으나 11), 후에몇몇연구에서논의된결과이상적인수치로서허용수치로서는다소무리가있는것으로논의되었다 12). 그결과다른연구자들은 100 m, 120 m까지를임상적허용수치로서제시하였으며 13,14), 이외에도 200 m 15), m 12) 까지도허용이가능하다고보고하였다. 현재보철물제작기술이초정밀화, 초고도화가되어가고있고, 신재료들의개발및사용빈도가증가함에따라임상적허용수치도많은임상연구를통하여개선될필요가있다고생각된다. 본연구결과로미루어볼때 3차원프린팅에의해제작된고정성보철물의변연간격의경우 Ostlund 11) 와 Sulaiman 등 13) 이제시한임상적허용수치에적용되지못하였으며, McLean과 von Frauenhofer 14) 가제시한임상적허용수치에는몇몇시편은존재하였으나일부몇몇시편들은해당되지못하였다. 반면 Moldovan 등 12) 과 Gulker 15) 가제시한임상적허용수치내에존재하였다. 이러한내용들을종합하여볼때 3차원프린팅에의한보철물제작기술은앞으로더욱정교한방향으로발전이필요할것으로생각된다. 고정성보철물의변연간격은여러요소에의해영향을받는데, 지대치설계, 치과용시멘트, 변연간격측정시사용한방법등이다 2). 본연구에서는 3본교의치모형이긴하였으나지대치의설계방법이라든가적합도측정방법, 증례등이다른변수들을제거하고자한가지만으로설정한것이한계점으로지적될수있다. 때문에 3차원프린팅기술과관련한추후연구에서는여러가지다양한접근방식으로실험을설계하여연구가진행되어야할것으로생각된다. 3차원프린팅기술은현재치과보철물제작방법에새롭게도입된기술로서이와관련한연구가턱없이부족한실 정이다. 이기술이기존의제작방식과비교하였을때재료의절약, 제작시간의감소, 노동력저하등에서더우세하므로앞으로사용빈도는증가할것으로예측된다. 제한적으로진행된본연구에서는기존의제작방식보다변연간격이우수하지못하였으나여러연구결과들을통한기술의발전이끊임없이이루어진다면기존의제작방식을대신할수있을것으로생각된다. 본연구의한계점은 3차원프린팅기술로제작된고정성보철물의평가를단순히한가지증례를가지고평가된변연간격을기준으로하였다는점이다. 변연간격은지대치의형태, 인상재의종류, 금속코어의디자인, 코어의재료, 변연간격측정방법등에의해서영향을받을수있기때문인데, 이러한변수들을본연구에적용시키지못한것은한계점으로지적된다. 추후변연간격과관련한연구에서는앞서언급한변수들을적용한연구가진행되어야할것으로생각된다. 또한변연간격이고정성보철물의임상적허용여부를결정짓는가장중요한요소중하나이지만, 구강내완벽히적용되기위해서는많은요구조건들을충족하여야한다. 보통물리적, 기계적특성, 화학적및생물학적안정성등이다. 때문에추후진행될연구에서는위에언급한사항들외에도재현성에관한연구, 신기술에따른다양한보철물소재에대한비교연구도필요할것으로생각된다. 요약 본연구에서는최근창조경제의일환으로서 3차원프린팅기술의개발이눈에띄게발전함에따라치의학계보철물제작기술에도영향을주고있는이기술에의해제작된 3본고정성보철물의임상적허용가능성을변연간격을기준으로가늠하여보고자하였다. 3차원프린팅기술에의해제작된보철물평가와관련한연구가부족함에따라본연구결과를통해해당종사자들 ( 치과의사, 치과위생과, 치과기공사 ) 에게참고자료를제시하고자하였다. 연구결과들을종합하여보면 3차원프린팅기술에의해제작된 3본고정성보철물은같은증례를대상으로전통적인제작방식에의해제작된것보다변연간격이우수하지못하였다. 비록몇몇임상가들이제시한임상적허용수치내에는존재하였으나기존의제작기술을대신하기위해서는앞으로많은연구들을통하여기술의발전이이루어져야할것으로생각된다. References 1. Kim JH, Kim KB: Evaluation of dimensional stability of 200

6 김재홍외 :3 차원프린팅기술에의해제작된 3 본금속코어의변연간격평가 digital dental model fabricated by impression scanning method. J Dent Hyg Sci 14: 15-21, Kim JH, Kim WS, Kim KB: Evaluation of marginal gap of fixed dental prostheses fabricated by soft metal material using dental CAD/CAM. J Dent Hyg Sci 14: , van Noort R: The future of dental devices is digital. Dent Mater 28: 3-12, Miyazaki T, Hotta Y, Kunii J, Kuriyama S, Tamaki Y: A review of dental CAD/CAM: current status and future perspectives from 20 years of experience. Dent Mater J 28: 44-56, Uzun G: An overview of dental CAD/CAM systems. Biotechnol Biotechnol Eq 22: , Kim KB, Kim WC, Kim HY, Kim JH: An evaluation of marginal fit of three-unit fixed dental prostheses fabricated by direct metal laser sintering system. Dent Mater 29: e91- e96, Kokubo Y, Tsumita M, Kano T, Sakurai S, Fukushima S: Clinical marginal and internal gaps of zirconia all-ceramic crowns. J Prosthodont Res 55: 40-43, Kim JH, Kim KB: An evaluation validity of the silicone replica technique at measurement on fit of fixed dental prostheses. J Dent Hyg Sci 12: , Han MS, Kim KB: Comparison of the marginal and internal fit on the cast and CAD-CAM cores. J Dent Hyg Sci 12: , Foster LV: Failed conventional bridge work from general dental practice: clinical aspects and treatment needs of 142 cases. Br Dent J 168: , Ostlund LE: Cavity design and mathematics: their effect on gaps at the margins of cast restorations. Oper Dent 10: , Moldovan O, Rudolph H, Quaas S, Bornemann G, Luthardt RG: Internal and external fit of CAM-made zirconia bridge frameworks - a pilotstudy. Dtsch Zahna rztl Z 61: 38-42, Sulaiman F, Chai J, Jamelson L, Wozniak W: A comparison of the marginal fit of In-ceram, IPS Empress, and Procera crowns. Int J Prosthodont 10: , McLean JW, von Frauenhofer JA: The estimation of cement film thickness by an in vivo technique. Br Dent J 131: , Gulker I: Margins. NY State Dent J 51: ,

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untitled J Dent Hyg Sci Vol. 15, No. 5, 2015, pp.536-541 http://dx.doi.org/10.17135/jdhs.2015.15.5.536 RESEARCH ARTICLE 치과 CAD/CAM 시스템으로제작한코발트 - 크롬소결금속코핑의변연및내면적합도평가 김동연ㆍ신천호 1 ㆍ정일도ㆍ김지환ㆍ김웅철 고려대학교일반대학원보건과학과치의기공전공,