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1 ISSN eissn Review Article The user-friendly, ergonomic design aspect of recent intraoral scanners: a literature review Hye-Nan Park 1, Won-Hee Kim 1, Young-Jun Lim 2, Won-Jin Lee 3, Jung-Suk Han 2, Seung-Pyo Lee 1 * 1 Department of Oral Anatomy, School of Dentistry, Seoul National University, Seoul, Republic of Korea 2 Department of Prosthodontics and Dental Research Institute, School of Dentistry, Seoul National University, Seoul, Republic of Korea 3 Department of Oral Maxillofacial Radiology, School of Dentistry, Seoul National University, Seoul, Republic of Korea Recently, traditional impression has been rapidly replaced by digital impression using intraoral scanning. There are more than 7 types of intraoral scanners available in the dental market. It is difficult to make effective strategic choices due to a lack of standards and guidelines for optimal intraoral scanning devices. So far, little has been reported about evaluating the ergonomic aspect of these scanners. This literature review compares current intraoral scanning systems based on different types of handles and suggests the most comfortable, user-friendly intraoral scanners from an ergonomic standpoint. (J Dent Rehabil Appl Sci 2015;31(3):221-30) Key words: intraoral scanner; ergonomics; handle; user-friendly design 서론 1973년프랑스의 Dr. Francois Duret가 optical impression 이라는제목으로 CAD/CAM의치의학적용방법론을발표한이후치의학분야에서의디지털기술적용은계속시도되고있다. 특히치과진료중인상 (impression making) 분야에디지털기술이적용되며전통적인인상방식의불편함과단점을극복하게되었다. 인상재를사용하는대신 3D 스캐너를사용하여치아표면의이미지를보여주게되어이제는실제적이고실시간적인치아형태를보여주는새로운구내스캐너시스템이소개되었다. 현재, 전세계의료시장에소비자들이선택할수있는 3D 구내스캐너들이 가지이상이있다. 하지만기술이빠르게발전하는가운데사용자 ( 치과의사 ) 가다양한제 품들중스캐너의기술과인체공학적디자인두요소를모두충족할수있는선택의기준이모호하다. 여기서말하는 Ergonomics 인체공학이라는단어는고대그리스어원에따르면 ergo 는 work 즉, 일, 업무, 노동등의뜻이며, nomic 은자연적법칙과시스템을말한다. 과거인류의어원을살펴봤을때자연의법칙을기본으로하여도구의사용성, 효율성, 안전성모두를고려함을알수있다. 1 도구의디자인과정에서자연의법칙, 즉자연적인인체의구조와과학적요소가결합하여사람들이도구를안전하고효율적으로사용할수있도록한다. 2 인체공학은도구의원활한사용을위해인간의인체구조뿐만아니라도구가가지는시스템에적용된이론, 원리, 데이터등의과학적인원리이해를필요로한다. 이러한원리는치의학분야의많은도구제작에도적용되고있다. *Correspondence to: Seung-Pyo Lee Professor, Department of Oral Anatomy, School of Dentistry, Seoul National University, 3, Daehak-ro, Jongno-gu, Seoul, 03080, Republic of Korea Tel: , Fax: , orana9@snu.ac.kr Received: May 8, 2015/Last Revision: July 20, 2015/Accepted: July 27, 2015 Copyright 2015 The Korean Academy of Stomatognathic Function and Occlusion. cc It is identical to Creative Commons Non-Commercial License. 221

2 1. 치의학분야의인체공학적현상과문제점 근골격장애 (musculoskeletal disorder, MSD) 는인체에명백한위험요소이다. 특히치의학분야에서근골격장애발생률이매우높아인체공학에기반한근골격의질환과장애에대한예방이매우필요하다. 더불어성공적인인체공학적디자인의제품은사용자의생산성을높이고 잠정적인질환과질병을피할수있으며, 사용자로부터큰만족도를얻을수있다. 일반적인일터에서의위험요소는어색한자세로힘을반복적으로주거나, 무거운물체를빈번하게들어올리고, 혹은당기거나미는행동이다. 2 손가락과손목의거듭되는구부림과팽창 ( 늘림 ) 의반복적인행동은손장애를유발한다. 특히나, 직업군별고통의체감에대한실험에따르면치과보철과, 구강외과, 치과보존과, 치주과등을전공하는치과의사들에게서손가락과손목에대한통증발생이더빈번하다 (Table 1). 3 따라서이러한점을감안한치과용기구의개발이필요하다. 특히구내스캐너의경우크기와무게가여타치과용장비에비해더크고무거우며아직많은수의치과의사들이사용해보지않은상황이어서인체공학적디자인이더욱요구되고있다. Fig. 1. Gun type Scanner. 4 itero 3D Progress 2. 스캐너의형태에따른분류 현재시중에나와있는 7가지제품들을핸들의대표적인 3가지형태에따라분류할수있다. 첫번째는총타입 (gun type), 두번째는핸들타입 (handle type), 세번째는펜타입 (pen type) 이다 (Fig. 1-3). 4- 각각의타입별스캔의원리와그에따른그립의형태를알아볼수있다. IOS Fastscan Fig. 2. Handle type Scanners. 5-7 Table 1. Awareness of ergonomics according to different specialties 3 Characteristics No. Pain Pain in more than one park of body Awareness of ergonomics Specilaties Mean SD Mean SD Mean SD Endodontics Oral surgery Prosthodontics Periodontology General practitioners P value 0.000* 0.000* 0.000* * Significant. 222 J Dent Rehabil Appl Sci 2015;31(3):221-30

3 E4D Dentist Lava C.O.S Cerec Omnicam Fig. 3. Pen type Scanners. 8- (1) 총타입 (Gun type) 총타입의핸들을가진대표적인스캐너는 TRIOS (3Shape A/S, Copenhagen, Denmark) 이다. 이스캐너는전체기기의크기는 cm이며, 무게는약 45 kg이다. 11 사용되는스캔의원리는공초점레이저현미경 (confocal laser scanner microscopy, CLSM) 이다. 이원리는선택된깊이에서의집중된영상을얻을수있는기술로광학절편 (optical sectioning) 이라고알려진과정을거친다. 12 그립의유형에따라구분해보았을때, 일반적인그립형태에포함되지않는특수한경우로분리할수있다. 총타입의핸들을가진도구는대표적으로용접기를예로들수있다 (Fig. 4). Ergowelder 핸들은기존의 torch 핸들형태와다르게새롭게그립형태가변형되었다. 변형된핸들은 Fig. 4의권총손잡이형태인총타입핸들로출시되었다. 이로써, 용접공들은도구를장시간사용할때손에가해지는부담을최소화하며보다최적의자세로일할수있다. Fig. 4. Welder. 13 이러한인체공학적핸들은 MIG/MAG Welding 의해서소개되었다. 그과정에서새롭게적용된두가지요소가핸들의위치와권총형태의그립이다. 개발자에따르면, 총타입의 Ergowelder 핸들은기존의 torch 핸들에비해효율적으로용접공들의어깨통증을줄여준다고한다. 13 (2) 핸들타입 (Handle Type) 핸들타입에해당하는제품은공초점레이저현미경원리를사용한 itero (CADENT Ltd., Yehuda, Israel), 3D Progress (MHT optic research AG, Verona, Italy) 와삼각법원리 (triangulation technique) 를사용한 IOS FastScan (IOS Technologies, Inc., San Diego, CA, USA) 제품으로총 3가지이다. 첫번째 itero는기기전체의크기로가로 세로 너비순서로 cm이며, 무게는약 53 kg 이상이다. 두번째제품인 3D Progress의스캐너핸들의크기는 cm 이며, 무게는약 2.74 kg이다 15). 핸들타입의마지막제품인 IOS FastScan은전체기기의크기로 cm이며, 전체무게는약 38 kg, 핸들무게는약 0.54 kg이다. 16 삼각법이란물체의형태에대한 3차원데이터를모으고 3차원모델을만드는데사용되는비접촉성기술중하나이다. 17 첫번째능동적 (active) 삼각법과두번째수동적 (passive) 삼각법이있고이두방식모두사용된다. 능동적삼각법은레이저에의해생성된빛광선이거울에반사되어원하는물체를비추어위치를계산한다. 18 수동적삼각법에서는스캐너에서직접빛을방출하지않고반사된주위의빛을탐지해낸다. J Dent Rehabil Appl Sci 2015;31(3):

4 그립의유형은 power 그립으로손가락이물건주위 를감싸고엄지손가락으로그위를덮는특징을가진다. Power 그립을사용하는핸들이가지는특징은손바닥에 서부터손끝까지모두감쌀수있는충분한두께를가진 다. 그이유는불편하게힘을주는것을막기위해서접 촉면이넓어야하기때문이다 (Fig. 5). 19 Power 그립은테 니스선수가라켓의핸들을잡는형태를예로들수있 다. 이그립은손이핸들에고정되고요수근관절과팔의 큰움직임을가능하게하므로작은움직임에는적합하 지않다. Holding retractors 나복부수술에적합하다. 20 Grooming 브러쉬는일명 Coleman 브러쉬라고알려 져있다. Fig. 6을보면이브러쉬의핸들은세로로길게늘려져있으며, 핸들과목부분 (neck portion) 16은연결 Fig. 5. Power grip. 19 통로 (transition) 를통하여이어져있다. 핸들의윗면 20 은목부분 16에서시작하여세로로긴아치형태의표면을가진다 22. 핸들의밑면 38은반원형태의볼록튀어나온경계 32로두부분으로나뉜다. 핸들의끝부분은둥그런반구형과컵형태 26로마무리되어있다. 핸들 12은인체공학적 grip-conforming 윤곽선을가지고있다. 사실상, 핸들을잡고브러쉬를사용할때필요로하는손의세부부위는대부분손가락의끝부분과손바닥이다. 그렇기때문에인체공학적형태의 grooming 브러 쉬핸들을윤곽선에따라잡아최소한의힘으로사용하 기안전하다 Grooming 브러쉬에더불어 weaving 나이프핸들 (Fig. 7) 의경우이전형태의나이프는날카로운모서리의핸들로도구사용시사용자의손을베거나멍또는찰과상을유발시킬수있다. 그러므로새롭게디자인된나이프핸들의모서리를둥그렇게함으로써많은위험 요소로부터손을보호할수있다 (3) 펜타입 (Pen type) Fig. 6. Grooming brush. 21 펜타입의스캐너는삼각법원리를사용하는 CEREC Omnicam (Sirona Dental System GMBH, Bensheim, Germany), 활성파면샘플링원리가적용된 Lava C.O.S (3M ESPE, St. Paul, MN, USA) 와광결맞음단층영상 법 (optical coherent tomography, OCT) 원리를적용한 E4D (D4D Technologies, LLS, Richardson, TX, USA) 제품이있다. CEREC Omnicam 의전체기기크기는 cm 이며, 무게는약 38 kg 이다. 23 Lava C.O.S 스캐너핸들 Fig. 7. Weaving Knife J Dent Rehabil Appl Sci 2015;31(3):221-30

5 의크기는 cm이며, 무게는 0.39 kg이다. 24 그립의유형은 external precision 그립으로글을쓸때사용된다. 이그립은세가지요소를포함한다. 첫번째는 pinch 그립이다. 이는엄지와검지손가락사이로작은물건을집을때처럼시작한다. 두번째는엄지손가락의움푹들어간부분과안쪽테두리를따라손전체를지탱할수있는두개의추가요소를가지고있다. 이타입은미세수술이나, 초소형전자공학에적합하다 (Fig. 8). 19,25 두번째로스캐너에적용된원리인활성파면샘플링은 3차원이미지를만드는기술로하나의카메라와활성파면샘플링의모듈만을사용한다. AWS module의가장단순한모습은 off-axis 조리개이며광축을주위로원을이루며움직이게된다. 이러한움직임은이미지평 Fig. 8. External precision grip. 19 면에있는원에목표지점의회전을생산한다. 목표지점의깊이에대한정보는각각의점에서만들어지며원을이루고있는포인트패턴들의반지름으로부터얻을수있게되며, 이러한것은회전하는 AWS module에의해생성되고있다. 26 Fig. 9의 A는일반적인핸드피스의한종류를보여주며 stem hand 11, 플러그인연결부분 12, 목부분 (neck) 18, 드라이브헤드 (drive head) 로구성되어있다. 최근핸드피스인체공학적디자인개발자는기존의핸드피스에서개선해야할점들을확인했다. 1) Turbine unit, 2) Bearing unit, 3) Burr (drill) 과 Chuck interengagement, 4) 전체적인인체공학적구조이다. 개발자가 4) 인체공학적구조를기존핸드피스디자인의개선해야할점으로언급했듯이, 최근핸드피스의목부분이재디자인되고있다. 기존의핸드피스의목부분은 Fig. 9의 A와같이위로볼록하게구부러져치아간극이어느정도의유지되도록디자인되었다. 하지만디자인이새롭게개선되면서 B와같이목부분이평편해지면서최대의치아간극은드라이브헤드바로뒤가되었다. 27 게다가인체공학적이유들때문에핸드피스핸들이세로축 11a과함께일직선으로되어야만하므로최대의치아틈새는 burr 길이로제한되었다 a 16s A 16 19b 17 19a α 11 17a 18 β 11a 15a B C D Fig. 9. Handpiece structure. 27 (A) A perspective view of one embodiment of a handpiece in accordance with the present invention, (B) The ergonomics of a handpiece in accordance with the present invention, (C) Adjustment of the burr angle by rolling the ergonomic handpiece, (D) Large area of clearance between the bent portion. J Dent Rehabil Appl Sci 2015;31(3):

6 Fig., 11 처럼다른특수한경우의핸들을살펴보면검지손가락이닿는오목하게들어간홈 은핸들전체의앞부분에해당한다. 앞면의홈 은검지손가락을지탱하기위해움푹들어간낮은면을가지고있다. 검지손가락이통과하는끝부분 12도둥그런곡선형태를가진다. Fig. 11에서검지손가락은앞부분의오목한홈 에반대로힘을주면서검지손가락이옆으로미끄러 지는것을방지해준다. 엄지손가락은왼쪽홈 17에반대되는힘을주게된다. 이는엄지와검지손가락의힘의방향으로미끄러지는것을방지한다. 중지손가락은오른쪽의홈 18에반대되어힘을주게된다. 이는또한중지손가락이검지손가락의방향인위쪽으로미끄러지는것을방지한다 핸들의고려사항 (1) 크기 (Size) 일반적인사람들의평균손바닥너비로핸들을감쌀수있는핸들의길이는 - 15 cm이다. 핸들의굵기는엄지손가락이검지와중지의끝부분을덮어야한다. 성 인남성의최대치의힘을위해서핸들의굵기는지름 cm 가되어야한다 (Fig. 12). 19, (2) 형태 (Shape) Fig.. Ergonomic handle design Fig. 13A는원통형태의핸들이다. 이형태의핸들은손에서표시된화살표방향으로닫혀진손안에서미끄러질위험이높다. 그렇기때문에첫번째핸들형태의제안은손에서미끄러짐을예방하기위해서핸들의중앙을두껍게하는것이다. 그예가양털깎기의핸들이다. 양털을깎을때, 땀과라놀린 ( 양모에서추출하는오일 ) 로인해사용자의핸들그립을방해한다. 이와같은경우를대비해중앙이두꺼운핸들을사용함은손바닥안에서핸들이미끄러져회전하는것을방지한다. B는삼각형형태의핸들이다. 이것은모서리두부분이화살표방향대로손에압력을준다. 세번째 C는타원형 Fig. 11. Ergonomic handle design Fig. 12. Handle diameter can be specified for strongest grip J Dent Rehabil Appl Sci 2015;31(3):221-30

7 A B C Fig. 13. Round (A), triangular (B), oval handle shape (C). 30 태의핸들로가장이상적인형태의그립과마찰맞물림 (frictional engagement) 이다. 30 엄지손가락을핸들을따라쭉뻗어힘을주는납작한형태이며납작한형태의핸들은엄지손가락과나머지손가락들이원치않게비틀어짐을예방한다. 31 결언 현재시판되고있는대표적인구내스캐너의디자인을검토한결과총타입 1종, 핸들타입 3종, 펜타입 3종으로분류할수있었다. 각각스캐너들의하드웨어적제원과일부스캐너핸들의크기와무게를그립타입별로비교하였을때, 공통점을찾을수없었다. 또한, 구내스캐너의형태적디자인인하드웨어적요소와작동원리의소프트웨어적요소의연관성은스캐너의타입별스 캔작동원리가각각다르기때문에이번조사에서언급하기어려웠다. 다만향후스캔작동원리가통일된다면인체공학적이고사용자친화적인디자인이더욱각광받을것이라예측되었다. 첫번째분류인총타입의그립은일반적으로규정되어있는그립타입에포함할수없는특수한경우로분류할수있다. 이타입은, 힘을분산시켜어깨의통증을줄여주는장점을가지고있으나, 하드웨어적으로크기가커질수있어사용자의장시간사용이어려울것이라는단점을가지고있다. 두번째핸들타입에서사용되는 power grip은두꺼운물체를잡을때많이사용된다. 현재의료시장에도핸들타입의제품들이가장보편적이고대부분 power grip을적용하고있다. 다만, 이경우를구내스캐너에적용해봤을때의단점은윗면, 양옆면을세밀하게찍어야하는구내스캐너라는정밀기기에서의사가자유롭게작은움직임을요구하는작업에서핸들을회전하기에는어렵다는것이다. 반면, 마지막펜타입은정밀한작업이필요한분야에가장적합한유형으로핸들의경량화가해결된다면구내스캐너에가장알맞은핸들의형태로보여진다. 펜타입에서참고도구로핸드피스목부분을보면, 구내스캐너가치아를스캔할때유지해야하는일정한거리를만들수있는각도를참고할수있다. 이것이구내스캐너의팁부분에적용가능성이있다. 현재의료계에서수많은기기들이사용되고있다. 그중특히구내스캐너는정확도와정밀도가요구되는기구로지금까지다양한원리들이적용되고있다. 그원리들을가진스캐너를최대로활용하기위해서는소프트웨어뿐만아니라사용자친화적인디자인을가지는하드웨어역시매우중요하다. 사용자가스캐너사용시일어나는불편함을최대한줄여줌으로써기기사용의효율성을극대화하고오차발생을감소시키며특히, 사용자에게서일어날수있는근골격장애와같은질병을예방할수있을것이다. 이는최종사용자인치과의사의근로환경을개선하여작업생산성을높일뿐만아니라건강유지를통한삶의질향상에도도움이될것이다. Acknowledgments 본연구는산업통상자원부의재원으로산업핵심기술개발사업의지원에의하여이루어진것임 (048888). J Dent Rehabil Appl Sci 2015;31(3):

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10 Review Article 사용자친화적인체공학에따른구내스캐너디자인에대한고찰 박혜난 1, 김원희 1, 임영준 2, 이원진 3, 한중석 2, 이승표 1 * 1 서울대학교치의학대학원구강해부학교실 2 서울대학교치의학대학원치과보철학교실 3 서울대학교치의학대학원구강악안면방사선학교실 최근치과인상채득법은인상재를사용하는전통적방법에서구내스캐닝을이용한디지털인상방법으로빠르게발전하고있다. 현재치과시장에는적어도 개이상의구내스캐너가있다. 하지만기술과디자인이빠르게발전하는가운데다양한제품들중사용자가합리적인선택을할수있는기준이명확하지않다. 이문헌고찰에서는다양한인체공학적디자인관련논문을토대로한근거자료를통하여사용자의입장에서가장사용이편리하고알맞은인체공학적디자인을제안하고자한다. 이를통하여구내스캐너의인체공학적디자인의중요성을한번더확인하고알맞은인체공학적구내스캐너의제시를통하여사용자 ( 치과의사 ) 들의근골격의질환과장애를예방하고자한다. ( 구강회복응용과학지 2015;31(3):221-30) 주요어 : 구강스캐너 ; 인체공학 ; 핸들 ; 사용자친화적디자인 * 교신저자 : 이승표 (03080) 서울특별시종로구대학로 3 서울대학교치의학대학원구강해부학교실 Tel: Fax: orana9@snu.ac.kr 접수일 : 2015 년 5 월 8 일 수정일 : 2015 년 7 월 20 일 채택일 : 2015 년 7 월 27 일 230

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