ORIGINAL ARTICLE https://doi.org/10.4047/jkap.2017.55.4.372 신미선 1 이장훈 2 * 1 호서대학교벤처대학원융합공학과, 2 호서대학교건축토목환경공학부 Marginal and internal fit of all ceramic crown using the replica technique and the triple-scan protocol Mi-Sun Shin 1, Jang-Hoon Lee 2 * 1 Department of Convergence Technology, Graduate School of Venture, Hoseo University, Seoul, Republic of Korea 2 Division of Architecture, Civil and Environmental Engineering, Hoseo University, Asan, Republic of Korea Purpose: This study was conducted to compare the marginal and internal fit of all ceramic crown using the replica technique and the triple-scan protocol. Materials and methods: Twenty zirconia ceramic crowns were fabricated using titanium abutment model. All crowns were divided into two groups of 10 each, depending on the replica technique and the triple-scan protocol. The internal and marginal fit of 10 zirconia ceramic crowns were measured at 17 points for each specimen using the replica technique. The other 10 ceramic crowns were measured using the triple-scan protocol. Statistical analysis was performed by t-test (α=.05). Results: The mean and standard deviation of marginal and internal fit were significantly different between the replica technique (49.86 ± 29.69 μm ) and triple-scan protocol (75.35 ± 64.73 μm, P<.001). The mean and standard deviation of internal fit except marginal fit were 58.38 ± 31.77 μm and 64.00 ± 46.43 μm, respectively (P>.343). Conclusion: There was a statistically significant difference in the marginal fit measured by the two methods. However, there was no statistically significant difference in the internal fit between the two methods. (J Korean Acad Prosthodont 2017;55:372-80) Keywords: Replica technique; Triple-scan protocol; Marginal fitness; Internal fitness; All zirconia ceramics 서론 보철물의정확성을평가함에있어보철물의적합도는중요한요소중하나이다. 특히, 세라믹보철물의장기적인예후를평가함에있어적절하지않는변연적합도는향후시멘트소실을야기시키고미세틈을만들어치주염이나치아우식을나타낼수있기때문에가장중요한요소라고할수있다. 1-3 보철물의적합도를측정할때다양한방법들을사용할수있으며, 각각은장단점을가진다. 4 보철물을합착한후절단해서 측정하는절단시편측정법은시편의재활용이어려우며, 2 차원적인확인만가능하다는단점이있다. 5 Replica technique 은적합도측정연구에가장많이사용되는방법으로 light body silicone 과 regular body silicone 을이용하여보철물과지대치간의적합도를 silicone 으로재현하는방식으로절단후시멘트역할을한 silicone 의두께를측정하는방법이다. 6 이는비침습적이고비교적간단한방법이며시편을재활용할수있다는장점을가지지만 light body silicone 이찢어지거나변형될가능성이있다는점과마찬가지로 2 차원적인단면측정만가능하다는단점이있다. 6 *Corresponding Author: Jang-Hoon Lee Department of Environmental Engineering, Division of Architecture, Civil and Environmental Engineering, Hoseo University 79 Hoseo-ro, Baebang-eup, Asan-si, Chungcheongnam-do 31499, Republic of Korea +82 (0)41 540 5144: e-mail, jhlee@hoseo.edu Article history: Received June 12, 2017 / Last Revision August 26, 2017 / Accepted September 4, 2017 c cc 2017 The Korean Academy of Prosthodontics This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 372 pissn 0301-2875, eissn 2005-3789
Holst 등 7 은 triple-scan 방식을이용하여보철물의적합도를평가하는방법을소개하였다. 이방법은첫째, 지대치의주모형을스캔하고둘째, 보철물의내면을스캔한후마지막으로임상적으로보철물이지대치상에적절히위치된상태를스캔한다. 이데이터를 surface match algorithm 8-10 을이용하여프로그램상에서중첩후지대치와보철물사이의공간을평가한다. 이방법은비침습적이고방향이나수에제한없이다양한단면을관찰가능하고 3 차원적인공간분석이가능하다는장점을가지지만보철물의내면을스캔하는과정에서약간의오차가발생할수있다는단점을가지고있다. 7 Rahme 등 6 은 replica technique 과직접절단하여측정하는방식에서거의차이가없다고보고하였다. 하지만 replica technique 과 triple-scan 방식을이용하여보철물의적합도를평가한연구는전무하다. 이에본연구에서는 replica technique 과 triple-scan 방식을이용하여전부도재관의변연및내면적합도에대해비교연구하는데에목적이있다. 나아가디지털시대에발맞추어보철물적합도평가에보다편리한연구방법을제시하는것이다. 재료및방법 1. 지대치형성 Dentiform (Nissin Dental Prod. Inc., Kyoto, Japan) 에서하악좌측제 1 대구치레진치아에전부도재관을위한치아형성을시행하였다. 교합면은 2 mm 삭제하고축면은 6 경사도와 heavy chamfer 변연을부여하여 1 mm 삭제하였다. 모든선각은둥글게마무리하였다. 2. 타이타늄의지대치모형제작 반복적인적합도평가를하는과정에서마모나파절의발행가능성을방지하기위해지대치형성된레진치아를타이타늄으로복제하였다 (Fig. 1). 3. 지르코니아전부도재관의제작 Replica technique 을이용할그룹과 Triple-scan 방법을이용할그룹으로설정하고각그룹별로 10 개씩총 20 개의전부도재관을제작하였다. 타이타늄지대치모형을모델스캐너 (Identica Hybrid, MEDIT, Seoul, Korea) 를이용하여스캔후 CAD program (exocad DentalCAD, Exocad, Darmstadt, Germany) 으로디자인하였다. 소결후내면을조정하지않기위해변연에서부터내면을전체적으로 40 μm의 cement space 를설정해주었다. Wieland block (Wieland, Ivoclar Vivadent AG, Schaan, Liechtenstein) 을사용하여 5 축밀링머신 (Zenotec selection, Ivoclar Vivadent AG) 으로밀링후제조사의지시에따라소결하였다 (Fig. 2). 4. Replica technique 과 Triple-scan protocol 1) Replica technique 타이타늄지대치모형상에서지르코니아에균일한압력을가하기위하여자가중합레진 (Pattern resin, GC Corp., Tokyo, Japan) 을이용해 jig 를제작하였다. Crown 내면에 light body poly vinylsiloxane (Imprint II, 3M ESPE, St. Paul, MN, USA) 를채우고미리제작한 jig 를 crown 상방에위치시켜만능시험기 (Instron 3367, Instron Corp., Norwood, MA, USA) 를 40 N 의일정한힘을유지하였다 (Fig. 3). 5 분간유지후타이타늄지대치모형상에서 crown 을조심스럽게제거하고 sillicone 이찢어지거나손상되지않았는지확인하였다. 내면을 regular body (Virtual, Ivoclar Vivadent AG) 로보강하였다. 2) Triple-scan protocol Triple-scan 과정은 Holst 등 7 의 triple-scan 방식에따라시행하였다. Triple-scan 은첫째지대치모형을스캔하고둘째보철물의내면및외면을스캔한후마지막으로임상적으로보철물이지대치상에적절히위치된상태를스캔하는것이다. 타이타늄지대치모형과전부도재관의내면및변연과인접한외면부 Fig. 1. Master model with titanium block made by using CAD/CAM system (Juyoung Dental Lab, Seoul, Korea). Fig. 2. Zirconia cr. made by using CAD/CAM system (S-plus, Seoul, Korea). 대한치과보철학회지 55 권 4 호, 2017 년 10 월 373
5. 변연및내면적합도측정및분석 Fig. 3. The constant seating force (40 N) was maintained using a universal testing machine for 5 minutes. 위에파우더 (Pure scan powder, Quest Corp., Aichi, Japan) 를도포한후, 모델스캐너 (Freedom HD, DOF Inc., Seoul, Korea) 로스캔하였다. 스캔파우더제거후내면인기제 (Fit checker, GC, Corp., Tokyo, Japan) 를이용하여전부도재관을임상에서의상황을재현하여손가락압력 (finger pressure) 을가해주모형에고정시키고장착된상태를스캔하였다. 스캔소프트웨어 (Scan App, DOF Inc., Seoul, Korea) 상에서전부도재관이타이타늄지대치모형에장착된상태의스캔데이터상에먼저지대치모형의스캔데이터를 surface match algorithm 을통해중첩시키고, 전부도재관의데이터를중첩시킨다. 이렇게세가지스캔데이터를중첩시킨후전부도재관이지대치모형에장착된상태의스캔데이터를제거하여같은위치에있는전부도재관과지대치모형의스캔데이터를얻었다 (Fig. 4). 1) Replica technique Replica 시편을협설로 1 회, 근원심으로 1 회절단하여단면을얻었다 (Fig. 5). 각절단면의간극을측정하기위해디지털현미경 (SMZ100, Nikon, Tokyo, Japan) 상에서사진을얻었다. 촬영전에시편측정시같은높이로위치시키기위해 index 를설치하여 putty 로고정시켜시편을측정하였고, 측정프로그램 (Photoshop CC Adobe systems, San Jose, CA, USA) 을이용해서변연적합도와내면간극을측정하였다. 변연적합도는 Holmes 등 11 의분류에근거하여변연오차 (absolute marginal discrepancy) 와변연간극 (marginal gap), 내면간극 (internal gap) 을나누어측정하였다. 변연오차는치아변연끝에서보철물변연끝까지의거리이고, 변연간극은치아의변연끝에서보철물내면까지의수직거리이다. 내면간극은치아표면에서보철물내면에이르는수직거리로본연구에서는변연의 2.0 mm 상방의축벽내면간극 (axial internal gap), 교합면에서축벽과이행되는선각내면간극 (line angle internal gap), 교합면에서가장깊은부위에교합면내면간극 (occlusal internal gap) 을측정하였다 (Fig. 6). 전체측정과정은한명의검사자가 3 회반복시행하여평균을내어사용되었다. Fig. 5. Intersection of the replica preparation for microscopic measurement. A B C Fig. 4. Scanned three dimensional surface data. (A) Titanium master die, (B) zirconia crown, (C) superimposed crown on the master die. 374 대한치과보철학회지 55 권 4 호, 2017 년 10 월
A B C Fig. 6. Cross-section view of replica specimens. (A) Buccolingual section, 50. AI: Axial internal gap. (B) AMD: Absolute marginal discrepancy, MG: Marginal gap. (C) Buccolingual section, 50. OI: Occlusal internal gap. A B Fig. 7. Measurement points for marginal gap (1, 2, 8, 9, a, b, g, h) and internal gap (3, 4, 5, 6, 7, c, d, e, f) (A) Buccolingual section, (B) Mesiodistal section. 2) Triple-scan protocol GOM Inspect software (V8 Hotfix 9, GOM mbh, Braunschweig, Germany) 를이용하여측정을시행하였다. Replica technique 과같은측정방법을이용하여변연오차와변연간극, 내면간극을측정하였다. 타이타늄지대치모형에협설로 1 회와근원심으로 1 회의면을형성하고두면을기준으로형성한단면 (Fig. 7) 상에서측정지점을선택하고계측하였다. 전체계측과정은한명의검사자에의해 3 회반복시행되었으며, 측정치의평균을내어사용되었다. 6. 통계분석 Replica 방법으로측정된데이터와 Triple-scan 방법으로측정된데이터는 SPSS version 21.0 for Win (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 를이용해서평균과표준편차를구하였다. 정확한통계적분석을위해각집단별로 Kolmogorov-Smirnova 정규성검정및 Levene 의등분산성검정을시행하였고, 각집단의결과값의분포특성에따라 t-test 를시행하였다 (α=.05). 결과 1. 내면위치에따른비교분석 (1) 변연부절단분석결과변연오차 1, 9, a, h, 변연간극 2, 8, b, g 에서는두그룹에서 mesial 변연간극 (b) 을제외한부위에서통계적으로유의한차이가있었다 (Fig. 8) (P <.05). (2) 내면부절단분석결과축벽부, 선각부, 교합면부내면간극인 3, 4, 5, 6, 7 (buccolingual section) 과 c, d, e, f (mesiodistal section) 에서측정한평균과표준편차는 buccal 선각부 (4) 와 mesial 과 distal 축벽부, 선각부 (c, d, e, f) 에서통계적으로유의한차이가있었고, buccal, lingual 축벽부 (3, 7) 와교합면부 (5), lingual 선각부 (6) 에서두그룹간에통계적으로유의한차이가없었다 (Fig. 9) (P >.05). 대한치과보철학회지 55 권 4 호, 2017 년 10 월 375
Fig. 8. Mean of marginal gap according to replica and triple-scan methods (* Significant at P <.05). Fig. 9. Mean of internal gap according to replica and triple-scan methods (* Significant at P <.05). 376 대한치과보철학회지 55 권 4 호, 2017 년 10 월
2. 변연부및내면부위적합도분석결과 Measurement point 를변연및내면적합도로구분하여분석한결과두그룹내에서변연과내면간극의평균과표준편차는 replica technique 49.86 ± 29.69 μm, triple-scan protocol 75.35 ± 64.73 μm로유의한차이가있었고 (P <.001), 변연을제외하고내면적합도를측정한평균과표준편차는각각 58.38 ± 31.77 μm, 64.00 ± 46.43 μm로유의한차이가없었다 (Table 1, Table 2, Fig. 10, Fig. 11) (P >.343). 고찰 전부도재관의적절하지않은변연적합도는, 시멘트용해, 치은염, 이차우식을야기시킬수있고, 적절하지않은내면적합도의경우, 전부도재관의파절강도에영향을미칠수있다. 12 McLean 과 von Fraunhofer 13 은변연간극이 100-120 μm에서임상적으로허용가능한상태라고보고하였고, Gulker 14 는변연적합도가 200 μm까지도임상적으로가능하다고하였다. Moldovan 등 15 도변연간극이 200-300 μm일때허용가능한상태라고기준을제시하였다. Molin 등여러연구들에서전부도재관의가장이상적인내면간극은 50-100 μm으로보고되었고 200-300 μm의내면간극도임상적으로허용가능한상태라고하였다. 16-18 이렇게변연적합도와내면간극이중요함을인지하고, Huh 등 19 의연구를비롯하여여러연구에서전부도재관의변연및내면적 합도에대한평가가이루어지고있다. 계측의정확성에대해 Moon 등 12 은절단시편측정법이측정방법중가장정확한방법이라하였고, Groten 20 은주사전자현미경과광학현미경을직접관찰하는방법에는차이가없었다고하였으며, Rahme 등 6 은 replica technique 과직접절단하여측정하는방식에서거의차이가없다고보고하였다. 그러나 replica technique 은변연부에서간극의확인이어렵고전부도재관을모형에서분리하는과정에서 silicon 이찢어지거나변형될수있어내면간극을측정하는데이용하는것이바람직하다는의견도있다. Holst 등 7 은 triplescan protocol 을이용하여보철물의적합도를평가하는방법을소개하였고, Kim 21 은 triple-scan protocol 을이용하여리튬디실리케니트전부도재관의적합도연구에서변연및내면적합도가모두임상적으로허용가능한범위안에있다는결론을얻었다. 본연구에서는하나의타이타늄지대치모형에서제작한지르코니아전부도재관의변연및내면간극에대하여 replica technique 과 triple-scan protocol 의측정법을이용하여비교하였다. 두가지측정방식에따른차이를 2 번분할하여총 4 부위 (B, L, M, D) 에서비교분석하였으며, 변연및내면간극전체비교에서는유의한차이를나타냈고, 내면간극비교에서는유의한차이를나타내지않았다. Triple-scan 방법에서얻은결과가 75.35 ± 64.73 μm로 replica technique 에서얻은결과인 49.86 ± 29.69 μm보다다소큰편이기는하나임상적으로허용가능한범위이다. Table 1. Mean of marginal and internal gap according to replica and triple-scan methods (Unit: μm ) Mean of marginal and N Mean SD P value internal gap Replica 170 49.86 29.69 <.001* Triple-scan 170 75.35 64.73 Table 2. Mean of marginal and internal gap according to replica and triple-scan methods (Unit: μm ) Mean of internal gap N Mean SD P value Replica 90 58.38 31.77.343 Triple-scan 90 64.00 46.43 Fig. 10. Mean of marginal gap and internal gap (n = 170) according to replica and triple-scan methods. Fig. 11. Mean of internal gap (n = 90) according to replica and triple-scan methods. 대한치과보철학회지 55 권 4 호, 2017 년 10 월 377
보철물제작하는과정에있어서기공사의역량이나 CAD/CAM (Computer aided designed and manufacturing) 시스템의모델스캐닝과스캔소프트웨어및밀링기계및도구의정확도는변연간극적합도에영향을줄수있다. 22 Replica 방법으로측정시본연구자가전부도재관을타이타늄모형에위치시킬때균일한압력을가하기위하여지그를제작하여만능시험기를이용해 40 N 의일정한힘을주고 5 분간유지하였다. Triple-scan 방식으로측정시타이타늄모형과지르코니아의표면성질로인해스캔을위한표면의코팅이필요하였다. 코팅스프레이는전체적으로균일하게도포가되지않아다른여러가지방법을시도해보았고, 그결과파우더 (Pure scan powder, Quest Corp., Aichi, Japan) 가얇고균일하게도포가되어두께에대한오차를줄일수있었다. 그러나 Holst 등 7 과 Matta 등 23 은그오차는크게유의하지않다고하였다. 본연구에서는파우더의도포양을고려하지않고측정하였다. 이측정법에서는지대치의주모형을스캔하고, 보철물의전부도재관내면및외면을스캔한후임상적으로전부도재관이지대치상에적절히위치된상태를스캔하여최종적으로프로그램상에서중첩하여모형과전부도재관사이의공간을평가한다. Scan 과정에서정합을위한마커가없었다는점 24,25 과전부도재관의날카로운 margin 부위와타이타늄모형의 margin 부위의스캔오차로인해 triple-scan 방법에서측정한변연적합도의결과가더크게발생할수있다. 또한전부도재관을타이타늄모형에위치시킬때손가락압력 (finger press) 을이용하는과정에서의오차발생으로비스듬하게장착되면전부도재관의변연적합도를증가시킬수있다. 4 내면적합도비교에서는 replica technique 방법에서얻은결과는 58.38 ± 31.77 μm, triple-scan 에서얻은결과는 64.00 ± 46.43 μm로유의한차이를나타내지않았으며임상적으로양호한상태의범위이다. 각계측점에서의내면간극평균과표준편차를보면 3, 4, d, e, f 지점은 triple-scan protocol 에서의결과가 replica technique 에서얻은결과보다내면간극이다소작은편이다. 이러한원인은변연부위에잔존해있는파우더와모형에위치시키는과정에서다소큰내면 space 때문에비스듬하게장착되어이상적인방향에서약간벗어난부분에서나타난오차로여겨진다. 22 CAD/CAM 시스템의제작과정에서도적합도에영향을미치는요인으로소결과정에서생기는수축량에대한오차보상을위한 software 과정과가공정확도등을들수있다. 19 변연부적합도측정결과 triple-scan protocol 에서평균이크게나왔고실제로실험데이터중에표준편차에서크게벗어나는수치들이포함되어있다. 이는앞서언급한바와같은오류에서부터야기될수도있을것이라고생각한다. 지대치와보철물사이의적합도를측정하는방법에는여러가지방법이존재하며, 4,26,27 각연구마다저자가선호하는방법으로변연및내면적합도를측정연구하였다. 디지털시대가대두되고있는시점에서 replica technique 과 triple-scan protocol 을이용하여전부도재관의변연및내면적합도를비교측정하였다 는데의의가있다고본다. 변연부위에서 replica 방법의결과가 triple-scan 방법의결과보다신뢰성이있으며, 기존연구결과를보면 triple-scan 방법에서변연수치가정상적인경우도있으나, 비정상적으로나온경우 scan 상태를의심해봐야할요소들이있었기에향후이부분을보완할수있는추가적인연구가필요할것으로사료된다. 결론 이번연구를통해다음과같은결론을얻었다. 1. Replica technique 과 triple-scan protocol 을이용하여전부도재관의변연및내면적합도를비교측정한결과 triple-scan protocol 에서의변연적합도가 replica technique 에서보다크게측정되었다. 2. 내면적합도만비교해본결과통계적인유의한차이가없었고두그룹에서얻은결과는임상적으로허용가능한범위이다. ORCID Mi-Sun Shin https://orcid.org/0000-0001-7961-7553 References 1. Jacobs MS, Windeler AS. An investigation of dental luting cement solubility as a function of the marginal gap. J Prosthet Dent 1991;65:436-42. 2. Knoernschild KL, Campbell SD. Periodontal tissue responses after insertion of artificial crowns and fixed partial dentures. J Prosthet Dent 2000;84:492-8. 3. Sailer I, Fehér A, Filser F, Gauckler LJ, Lüthy H, Hämmerle CH. Five-year clinical results of zirconia frameworks for posterior fixed partial dentures. Int J Prosthodont 2007;20:383-8. 4. Ko IS, Kim JM, Cho HW. Comparison of micro CT and crosssection technique for evaluation of marginal and internal fit of lithium disilicate crowns. J Korean Acad Prosthodont 2016;54:226-33. 5. Contrepois M, Soenen A, Bartala M, Laviole O. Marginal adaptation of ceramic crowns: a systematic review. J Prosthet Dent 2013;110:447-454.e10. 6. Rahme HY, Tehini GE, Adib SM, Ardo AS, Rifai KT. In vitro evaluation of the "replica technique" in the measurement of the fit of Procera crowns. J Contemp Dent Pract 2008;9:25-32. 7. Holst S, Karl M, Wichmann M, Matta RE. A new triple-scan protocol for 3D fit assessment of dental restorations. Quintessence Int 2011;42:651-7. 8. Planitz BM, Maeder AJ, Williams JA. The correspondence framework for 3D surface matching algorithms. Comput Vis Image Underst 2005;97:347-83. 9. Besl PJ, McKay ND. A method for registration of 3-D shapes. IEEE Trans Pattern Anal Mach Intell 1992;14:239-56. 10. Akca D. A new algorithm for 3D surface matching. 20th ISPRS 378 대한치과보철학회지 55 권 4 호, 2017 년 10 월
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ORIGINAL ARTICLE 신미선 1 이장훈 2 * 1 호서대학교벤처대학원융합공학과, 2 호서대학교건축토목환경공학부 목적 : 본연구는보철물의적합도를계측하는두가지의측정방법을평가하기위해지르코니아로전부도재관을제작하고 replica technique 과 triple-scan protocol 을이용하여전부도재관의변연및내면적합도를비교연구하고자하였다. 재료및방법 : 타이타늄의지대치모형을제작하여 20 개의지르코니아전부도재관을제작하였다. 제작된지르코니아전부도재관 10 개는 replica technique 을이용해복제하고복제된시편을협설, 근원심으로절단하여변연및내면적합도를측정하였고, 다른 10 개의전부도재관은 triple-scan protocol 을이용하여협설과근원심으로단면을형성하고변연및내면적합도를계측하여통계분석하였다 (α=.05). 결과 : 변연과내면적합도는 replica technique 49.86 ± 29.69 μm, triple-scan protocol 75.35 ± 64.73 μm로유의한차이가있었고 (P <.001), 내면적합도만을측정한결과각각 58.38 ± 31.77 μm, 64.00 ± 46.43 μm로유의한차이가없었다 (P >.343). 결론 : Replica technique 과 triple-scan protocol 을이용하여전부도재관의변연및내면적합도를비교측정한결과 triple-scan protocol 에서의변연적합도가크게측정되었고, 내면적합도만비교해본결과통계적인유의한차이가없었다. ( 대한치과보철학회지 2017;55:372-80) 주요단어 : Replica technique; Triple-scan protocol; 변연적합도 ; 내면적합도 ; 지르코니아전부도재관 * 교신저자 : 이장훈 31499 충남아산시배방읍호서로 79 호서대학교건축토목환경공학부 041 540 5144: e-mail, jhlee@hoseo.edu 원고접수일 : 2017 년 6 월 12 일 / 원고최종수정일 : 2017 년 8 월 26 일 / 원고채택일 : 2017 년 9 월 4 일 c 2017 대한치과보철학회 cc 이글은크리에이티브커먼즈코리아저작자표시-비영리 3.0 대한민국라이선스에따라이용하실수있습니다. 380 대한치과보철학회지 55 권 4 호, 2017 년 10 월