1971년 CAD/CAM 시스템이 치과 분야에 도입된 이후, 지난 30년간 단일치 수복에서부터 브릿지, 교정, 임플란트 영역까지 광범위한 발전을 이룩해왔다. 이러한 치과기술의 변화에 따라 치과위생사 또한 새로운 영역에 대한 지식이 필요하다. 따라서 CAD/CAM에 대하여 살펴보고 현재 치과 분야에서 어떻게 활용되고 있는지 알아보고자 한다.
1. CAD/CAM의 소개
치과 영역에서의 CAD/CAM이란 디지털 기술이 치과 진료와 응용된 방식으로, 인상재를 사용하지 않고 구강 내 구조물을 직접 스캔하거나 석고 모형을 제작하지 않고 인상체를 스캔하여 디지털 데이터로 변환 후 컴퓨터를 기반으로 보철물을 디자인(computer aided design, CAD)하고 제작(computer aided manufacture, CAM)하는 새로운 디지털 작업 방식이다.
2. CAD/CAM의 요소
1) 입력장치 (스캐너) : 치과 영역에서의 스캐너는 턱과 치아의 기하학적 형태를 3차원적으로 측정하고 이를 디지털 데이터로 변환하는 장치이다.
2) 처리장치 (디자인 소프트웨어) : 대부분의 스캐너는 보철물 디자인 소프트웨어와 결합되어 있으나, 결합되어 있지 않은 스캐너를 위한 전문적인 보철물 디자인 소프트웨어도 있다. 디자인 소프트웨어를 사용하여 치관이나 국소의치의 프레임뿐만 아니라 다양한 보철물 디자인을 할 수 있다.
3) 출력장치 (3D 프린터 및 밀링(milling) 기계) : 디자인 소프트웨어로 만들어진 데이터를 3D 프린터 혹은 밀링 장치로 전송하여 치과 보철물을 제작한다.
3. 스캐너의 분류
1) 구외 스캐너 : 일반적으로 구외 스캐너는 모델 스캐너(Model Scanner)를 말하며, 전통적인 방법으로 인상 채득을 한 후, 채득된 인상체를 모델 스캐너로 스캔하거나 또는 스톤 모형을 모델 스캐너로 스캔하여 디지털 데이터로 변환할 때 사용한다.
2) 구내 스캐너 : 일반적으로 구내 스캐너는 구강 스캐너(Intraoral Scanner)를 말한다. 구강 스캐너는 광원을 이용하여 치아 구조물을 스캔하며, 구강 스캐너로 디지털 인상을 채득하여 형성된 데이터는 디자인 소프트웨어 및 3D 프린터 또는 밀링 기계를 사용하여 보철물로 제작된다.
4. CAD/CAM의 장점
⓵교차 감염의 가능성 감소 ⓶비용절감 및 시간절약⓷짧은 시간에 인상채득 및 보철물 제작이 가능하므로 환자의 불편감 감소⓸인상채득 결과를 모니터상에서 바로 확인 하고, 필요시 즉시 재인상 가능⓹기공소와 의사소통이 더욱 용이함⓺디자인한 데이터를 백업 장비에 장시간 보관하여 언제든지 재제작 가능한 장점이 있다.
5. CAD/CAM의 한계
① 초기 단계에서 비용이 많이 든다.
② 기술을 마스터하기 위한 시간과 비용 투자가 필요하다.
③ 금속 보철물이나 레진 보철물과 같이 표면 광택이 있는 물체를 스캔 시, 광원의 빛이 표면에서 난반사(scattering)되어 정확한 표면 정보를 얻기 힘든 한계점이 있다.
④ 구강 스캐너의 헤드가 크고 무거운 제품이 있다.
⑤ 동일 부위를 반복 촬영 시 영상의 왜곡이 발생할 수 있다.
⑥ 습한 구강 내 환경에서 김 서림을 야기하여 스캔의 정확도를 떨어뜨릴 수 있다.
⑦ 타액, 치은열구액 혹은 혈액에 의한 지대치 마진 부위의 형상을 인식하는데 문제가 될 수 있다.
6. CAD/CAM의 임상적 활용
1) 정보수집 및 진단
3차원 진단 모형의 경우, 컴퓨터상에서 진단과 분석, 그리고 데이터 보관이 이루어지므로 석고 모형과 달리 훼손이나 분실, 보관 공간 필요 등의 문제가 없어 매우 유용하다.
2) 교합 채득 및 분석
구강 스캐너를 통한 인상에서도 교합 접촉의 상태에 관한 정보를 알 수 있다. 인상채득 과정, 주모형의 제작, 교합기 마운팅 과정 중의 오차, 그리고 교합 분석지의 두께에 의한 오차를 배제할 수 있는 장점이 있다. 또한 폐구상태에서 협측의 모든 접촉점과 교합을 캡처하므로 교합인기재 없이 실제 환자의 교합상태에서 분석된다는 점에서 매우 유익한 정보를 준다.
3) 보철물 제작
(1) 고정성 보철물 제작 : inlay, onlay, crown 등
(2) 가철성 보철물 제작 : 총의치, 가철성 국소의치
현재 구강 스캐너로는 동적인 기능인상 채득이 어렵기 때문에 가철성 보철물의 활용에 제한이 있다. 이러한 이유로 가철성 의치 제작은 전통적인 제작 방법(기존 인상채득)과 CAD/CAM 제작방법이 혼용되어 사용되고 있다. 즉, 구강 스캐너를 통한 인상채득이 아닌, 환자의 기능인상을 인상재와 맞춤형 트레이를 이용하여 인상채득 후 석고모형을 만들고, 이를 모델 스캐너로 스캔한 후 컴퓨터 상에서 디자인 소프트웨어로 디자인하고, 밀링기계 혹은 3D프린팅 기술로 보철물을 제작한다.
(3) 임플란트
최근 임플란트 분야에서 CAD/CAM의 사용이 증가하고 있다. 이는 진단 및 치료 계획에서부터 수술용 가이드(surgical stent) 제작, 맞춤형 지대주(customized abutment) 제작, 최종 임플란트 보철물 제작에 이르기까지 다양하게 적용됨으로써 임플란트 치료를 조금 더 예측 가능하고, 경제적이고, 편리하게 하고 있다.
(4) 구강악안면 보철
구강암으로 인해 종양을 절제하거나 불의의 사고로 구강악안면부의 결손을 보이는 환자에게 CAD/CAM 기술을 응용하여 결손부를 재건해 줄 수 있다.
(5) 교정
교정진단을 위하여 전체치아를 스캔하여 치아크기 및 크기 부조화에 대한 정보와 최종적인 가상의 결과를 얻고 최적의 치료 계획을 수립할 수 있을 뿐만 아니라, 순•설측 간접 브라켓 부착 술식법에도 CAD/CAM을 사용하고 있다.
< 참고문헌 >
1. Beuer F, Schweiger J, Edelhoff D. Digital dentistry: an overview of recent developments for CAD/CAM generated restorations. Br Dent J. 2008;204(9):505-11.
2. DeLong R, Heinzen M, Hodges J, Ko C-C, Douglas W. Accuracy of a system for creating 3D computer models of dental arches. J Dent Res. 2003;82(6):438-42.
3. 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. 2009;28(1):44-56.
4. Rekow E. CAD/CAM in dentistry. The Alpha Omegan. 1991;84(4):41-4.
5. Rudolph H, Luthardt RG, Walter MH. Computer-aided analysis of the influence of digitizing and surfacing on the accuracy in dental CAD/CAM technology. Comput Biol Med. 2007;37(5):579-87.
6. Tamrakar A, Rathee M, Mallick R, Dabas S. CAD/CAM IN PROSTHODONTICS - A FUTURISTIC OVERVIEW2014.
7. Zilberman O, Huggare J, Parikakis KA. Evaluation of the validity of tooth size and arch width measurements using conventional and three-dimensional virtual orthodontic models. The Angle orthodontist. 2003;73(3):301-6.
8. 김려운, 장근원, 허유리, 손미경. 치과 디지털 인상의 이해와 적용. 대한치과재료학회지. 2014;41(4):253-61.
9. 박지만, 박은진, 김성균, 곽재영, 허성주. CAD/CAM 시스템을 이용한 가철성 보철 수복. 대한치과의사협회지. 2012;50(3):140-7.
10. 최호식, 문지은, 김성훈. CAD/CAM 의 치과적 응용. 대한치과의사협회지. 2012;50(3):110-7.
11. 차정열. CAD/CAM 기술을 활용한 최신 교정치료. 대한치과의사협회지. 2014;52(1):17-26.
