디지털 방식으로 제작한 조합형 가철성 국소의치의 정확성 평가에 대한 실험실 연구

Abstract

Purpose of the Study: With advancements in CAD/CAM technology, the use of digital techniques in the dental field is increasing. These technologies are not only applied in the fabrication of fixed prostheses such as zirconia crown, metal copings, and implant abutments but also in the treatment of removable dentures. Efforts are being made to digitalize clinical and laboratory procedures by using digital scanners for impression and intermaxillary relationship recording, and CAD software for tooth arrangement and denture base design. However, compared to traditional manufacturing methods, there is a lack of evaluations and long-term research results on the intraoral fit and fabrication accuracy of these digital methods. This study aims to evaluate the accuracy of dentures fabricated using traditional methods and 3D printing methods by comparing the fit and positional changes of artificial teeth in removable partial dentures. Materials and Methods: A mandibular edentulous dentiform corresponding to Kennedy classification II modification 1 was duplicated to produce 22 reference models. Each reference model was impressioned using custom trays and impression materials to create working models. All metal frameworks were designed using CAD software and fabricated using 3D metal printing followed by polishing. The control group consisted of 11 dentures completed by the traditional resin injection method. The experimental group consisted of 11 dentures where the denture base and artificial teeth were designed using CAD software and 3D printed, then assembled with the metal framework. Results: Superimposing the 22 pairs of reference models and working models showed an average of 2.76 µm for the control group and 4.76 µm for the experimental group, with the root mean square (rms) values being 87.00 µm and 82.52 µm respectively. There was no statistically significant difference between the groups (p>0.05). The internal fit of the metal frameworks fabricated using 3D printing was similar between the control and experimental groups, with no significant difference even after denture completion (p>0.05). For the fit of the denture base, the results varied for the bilateral edentulous areas. The average fit for the tooth-tissue supported area (#30) was significantly better in the experimental group (0.77 µm to 56.58 µm) compared to the control group (167.56 µm to 189.06 µm) (p<0.05). For the tooth-tooth supported area (#40), there was a larger difference in the modular removable partial denture, with a significant difference in the buccal side between the control (-2.60 µm) and experimental group (127.37 µm). Despite these differences, the averages for both areas were below the clinically acceptable threshold of 300 µm. The positional changes of the artificial teeth showed the greatest vertical changes, with the experimental group averaging 260.47 to 397.62 µm and the control group averaging 96.99 to 191.09 µm, all within the clinically acceptable range of 140 to 540 µm. Conclusion: The modular removable partial dentures proposed in this study showed higher fit accuracy in the posterior extended edentulous areas compared to traditional methods. Although the fit of the denture base in the tooth-tooth supported areas and positional changes of the artificial teeth in both sides were less favorable, the accuracy remained within clinically acceptable limits.

실험목적: CAD/CAM 기술의 발전으로 치과 영역에서도 디지털 기술을 활용하는 빈도가 높아지고 있다. 주로 활용되고 있는 지르코니아 크라운, 금속 코핑, 임플란트 지대주와 같은 고정성 보철물 제작 뿐만 아니라 가철성 의치 치료에도 적용할 수 있다. 의치 제작 시 디지털 스캐너를 이용해 인상 채득 및 악간 관계 채득을 하거나, CAD software로 치아배열∙의치상 디자인을 하는 등 진료실과 기공실 과정을 디지털화 하려는 노력이 있지만 아직은 전통적인 제작 방식과 비교해 구강 내 적합도나 제작 정확도에 대한 평가와 장기간의 연구 결과가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 레진 주입식 방법으로 가철성 국소의치를 완성한 그룹을 대조군(CON group), 3D resin printing 방식으로 제작한 조합형 가철성 국소의치 그룹을 실험군(REP group)으로 하여 의치상 적합도 및 인공치 위치 변화를 비교함으로써 디지털 방식으로 제작한 의치의 정확성을 평가하고자 한다. 재료 및 방법: Kennedy classification II modification 1에 해당하는 하악 부분 무치악 덴티폼을 복제하여 22개의 레퍼런스 모형을 제작하고 개인트레이와 인상재로 각각의 레퍼런스 모형을 인상 채득하여 작업 모형을 제작했다. 금속구조물은 모두 디자인 소프트웨어로 디자인하여 3D metal printing 한 뒤 연마하였다. CON그룹 11개는 전통적인 레진 주입식 방식으로 의치를 완성했고, REP그룹 11개는 디자인 소프트웨어를 이용해 의치의 의치상과 인공치를 디자인하고 3D printing 하여 금속구조물과 각 구성품을 조합하는 방식으로 완성했다. 결과: 22쌍의 레퍼런스 모형과 작업 모형을 중첩하여 측정한 결과 평균은 CON그룹 2.76㎛, REP그룹 4.76㎛이며, root mean square(rms) 값은 CON그룹 87.00㎛, REP그룹 82.52㎛로 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다(p>0.05). 3D printing 기술로 제작한 금속구조물의 레스트 내면 적합도는 CON그룹과 REP그룹이 유사했고, 의치 완성 후에도 레스트 내면 적합도의 차이는 유의미하지 않았다(p>0.05). 의치상 적합도의 경우 양측 무치악부의 결과가 상이했는데 치아 및 조직 지지 부위인 #30번대 의치상의 평균은 협측∙치조정측∙설측 부위 모두 CON그룹 (167.56㎛~189.06㎛)보다 REP그룹(0.77㎛~56.58㎛)에서 차이가 유의미하게 작았다(p<0.05). 치아 지지를 받는 부위인 #40번대 의치상의 평균은 조합형 가철성 국소의치의 차이가 컸고, 협측은 CON그룹 -2.60㎛, REP그룹 127.37㎛으로 유의미한 차이가 있었다. 양측의 결과에 차이는 있으나 두 부위의 평균 모두 임상적 허용 수준인 300㎛ 보다 작았다. 인공치 위치 변화는 수직적 변화량이 가장 컸으며, 두 무치악 부위의 평균은 REP그룹260.47~397.62㎛, CON그룹 96.99~191.09㎛로 임상적으로 허용 가능한 수준인 140~540㎛ 이내에 속하는 것으로 나타났다. 결론: 본 연구에서 제안한 조합형 가철성 국소의치는 전통적 방식으로 제작한 가철성 국소의치와 유사한 레스트 내면 적합도를 보였고, 임상적으로 허용 가능한 수준의 의치상 적합도와 인공치 위치 변화를 보였다.