Three-dimensional accuracy of edentulous jaw scan

Abstract

연구 배경 : 인상채득은 모든 보철물 제작 과정에서의 첫번째 단계이고 가장 중요한 단계이다. 채득한 인상체의 정밀도는 최종적으로 제작된 보철물의 정밀도에 영향을 준다. 기존의 아날로그 방법으로 인상채득을 진행하는 과정에서 환자는 인상재가 구내에서 경화되는 과정 동안 불편함을 견뎌야 하고 임상가는 정밀한 인상채득을 위하여 많은 노력과 임상경험이 필요하다. 디지털 구강 스캐너의 임상적 적용은 기존의 아날로그 방식으로 인상채득을 진행하는 과정을 대체하여 빠르고 쉽게 정밀한 인상채득을 진행하는 것이 가능하게 하였다. 기존의 논문 보도에 의하면 디지털 구강 스캐너는 고정성 보철물 제작에는 충분한 정밀도를 제공하지만 전악 치아 스캔, Free-end 케이스 등 무치악 부위에 대하여서는 디지털 인상채득이 어렵고 디지털 인상 정밀도가 떨어진다고 보도하였다. 무치악 부위에 대한 디지털 인상채득 시도도 진행되고 있지만 구강 스캐너의 특성상 움직이는 연조직에 대하여서는 디지털 인상채득이 어렵고 스캔 대상체의 형태적 특성이 균일할수록 스캔과정에서 스테칭 에러가 많이 발생하게 된다. 연구 목적: 구외에서 무치악 스캔 시 구강 스캐너의 정밀도 측정에 대한 연구보도는 많이 진행되였다. 하지만 기존의 연구 보도는 구강 스캐너로 스캔 한 인상데이터와 레퍼런스 스캐너로 채득된 레퍼런스 인상데이터를 중첩시켜 3차원 정밀도를 측정하였고 전반적인 스캔 에러를 측정하였다. 이러한 연구 결과는 무치악 스캔 시 스캔 이미지의 변형특성에 대하여서는 보도하지 않았다. 본 연구에서는 특수 제작 한 상,하악 무치악 실험모델을 제작하여 구강 스캐너(3 Shape TRIOS 3; 3SHAPE)를 이용하여 스캔 시 스캔 이미지의 변형 특성과 무치악 스캔 3차원 정밀도를 측정하고자 한다. 실험 방법: 상, 하악 완전 무치악 실험모델을 구강 스캐너로 스캔하고 CAD 프로그램을 이용하여 상, 하악 무치악 스캔 이미지에서 레퍼런스 포인트를 디자인 하였다. 레퍼런스 포인트 높이는 3mm, 상단부 직경은 1mm인 원추형으로 디자인 하였고 디자인 위치는 좌우 제2대구치, 좌우 견치, 중절치 중심, 상악에는 구개측 중심 등 5곳을 지정하였다. 디자인 된 무치악 실험모델은 공업용 3D 프린터로 프린팅 하고 study model로 사용하였다. 프린팅 된 study model은 레퍼런스 스캐너로 5번 스캔하여 레퍼런스 스캔파일을 제작 하였다. 5개의 레퍼런스 스캔 파일을 사용하여 레퍼런스 스캐너의 정밀도를 측정하였고 본 실험에서 사용되는 중첩 방법 (Best fit alignment) 방법의 정밀도를 측정하였으며 매개 스캔 파일중 레퍼런스 포인트의 중심점 3차원 좌표값(x-,y-,z-)을 측정하고 레퍼런스 데이터로 설정하였다. 레퍼런스 데이터 채득이후 study model은 구강 스캐너로 10번 스캔하여 구강 스캔 파일을 제작 하였다. 제작 된 구강 스캔 파일은 레퍼런스 스캔 파일과 중첩시켜 좌표축을 모두 동일화 하였고 매개 구강 스캔 파일중 레퍼런스 포인트의 중심점 좌표를 각각 측정하여 레퍼런스 데이터와 비교하여 무치악 스캔 3차원 정밀도를 측정하였고 추가적으로 3D comparison test, 레퍼런스 포인트 사이 거리측정 결과 등을 기준으로 무치악 스캔 시 스캔 이미지의 변형특성에 대하여 연구하였다. 실험결과: 레퍼런스 스캔 파일과 구강 스캔 파일을 3D comparison test 시행 한 결과 스캔 오차값은 상악에서84 ± 9.05 (RMS) 하악에서 350 ± 57.58 (RMS) 측정 되였고 상악과 하악 무치악 스캔 시 하악에서 오차가 더 많이 발생하는것으로 나타났으며 이는 통계학적으로 유의성이 있는것으로 나타났다. 상악 무치악 스캔 시 3차원 정밀도 측정 결과 특정된 레퍼런스 포인트 위치에서 x축에서는 24 μm ~ 72 μm y축에서는 6 μm ~ 129 μm z축에서는 4 μm and 87 μm 오차가 발생하는 것으로 나타났고 레퍼런스 포인트 P1과P5사이 거리는 192 ± 23 μm 줄어들었고 이는 레퍼런스 데이터와 비교 시 통계학적으로 유의성이 있는것으로 나타났다. 하악 무치악 스캔 시 3차원 정밀도는 x축에서 26 μm ~ 313 μm y축에서 6 μm ~ 546 μm z축에서 5 μm ~ 254 μm 오차가 발생하였고 레퍼런스 포인트 P1과 P5사이 거리는 558 ± 44 μm 확장 되였고 는 레퍼런스 데이터와 비교 시 통계학적으로 유의성이 있는것으로 나타났다. 결론: 3D comparison test와 특정된 포인트에서 3차원 정밀도 측정, 특정 된 포인트 사이 거리측정 비교를 통하여 무치악 스캔 시 상악 스캔 이미는 수축되는 경향이 발생하였고 하악 무치악 스캔 이미지는 확장되는 경향이 발생하는 것을 확인 하였다. 또한 상악과 하악 무치악 스캔 데이터의 정밀도 비교 결과 상악 무치악 스캔은 스캔 범위가 넓고 소요되는 시간이 더 많지만 스캔 정밀도는 하악 무치악 스캔 정밀도보다 높은것으로 나타났다.