치과용 CAD/CAM의 정의 및 구성 20160910 송희진

목차 치과용 CAD/CAM이란? 치과용 CAD/CAM의 장단점 치과용 CAD/CAM의 요소

치과용 CAD/CAM란? CAD/CAM은 Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing의 약어로 컴퓨터를 이용한 설계와 제조를 의미한다. CAD/CAM은 제작하고자 하는 대상을 디지털 이미지화하거나 모델로 제작하는 일련의 과정을 가리키며, 프로토 타입 또는 최종산물의 디자인 및 제작에는 컴퓨터 수치제어장치 또는 입체석판술과 같은 제조방법이 이용된다. 이러한 CAD/CAM 기술은 산업계에서 수십 년간 널리 적용되어 왔고, 치과영역에서는 1971년 Dr.Duret이 최초로 치과용 CAD/CAM을 개발하였다. 현재는 광학기술이 급속도로 발전함에 따라 구강 내 스캐너의 재현성이 매우 우수하여 임상에서 치과용 CAD/CAM 시스템의 사용이 점차 증가하고 있다.

치과용 CAD/CAM을 이용한 치과진료에 필요한 각종 보철물(인레이, 온레이, 금관, 고정성 계속가공의치, 국소의치 프레임,임플란트 상부 구조물, 임시치관 등), 교정장치, 임플란트용 stent 등 다양한 장치물의 설계와 제작기술이 발전되고 있어 수작업으로 진행되던 일련의 치과 보철물 등의 설계와 제작과정이 자동화됨으로써 컴퓨터로 3차원 스캔하여 컴퓨터 상에서 치아 보철물을 직접 디자인(CAD)하고 이를 기계로 정밀하게 절삭(CAM)하여 제작하는 것이다.CAD/CAM의 도입으로 인해 우수한 기계적 성질과 생체 친화성을 가지고 있는 재료들을 이용한 장치물의 제작이 용이해졌다.

치과용 CAD/CAM 시스템의 장점 생산성 및 효율성 증가 인력 감소 환자 비용 절감 정밀도, 품질의 일관성 증가 밀링을 통한 세라믹 수복물 형태의 제작(잔여 응력, 내부기포, 파절 위험 감소) 지르코니아, glass ceramic 등의 심미 수복물 제작 가능 최종 보철물 디자인에 대한 즉각적인 피드백이 가능 탄성 인상재를 사용하지 않음(크기 안전성, 오염 가능성, 고가의 비용, 보관 문제, 환자의 불편감 등) 컴퓨터를 이용한 품질관리 기능(수복물의 예후 예측 등)

치과용 CAD/CAM 시스템의 단점 빛 반사를 방지하기 위한 별도의 분말 스프레이 사용 (환자의 불편감) 빛 반사를 방지하기 위한 별도의 분말 스프레이 사용 (환자의 불편감) 숙련자가 아닐 경우 정확한 영상 획득이 어려움 밀링 시 재료의 과도한 사용

치과용 CAD/CAM의 요소 스캐너 -구강 내 지대치 및 석고모형의 정밀한 3차원 데이터 파일 생성을 위한 스캐닝으로 시작된다. 치과용 스캐너는 치과진료실에서 환자의 구강으로부터 직접 지대치 형태에 대한 정보를 수집하는 디지털 인상채득 방법인 구강 스캐너와 통상의 방법대로 인상재로 인상채득하여 제작된 석고모형을 스캔하는 모델 스캐너로 크게 나눌 수 있고, 측정방법에 따라 접촉식과 비접촉식으로 구분 될 수 있다.

구강 스캐너(Dental Intra Oral Scanner) 치과용 3차원 구강 스캐너는 치과진료실에서 환자 구강 내 환경을 치과용 인상재로 채득한 전통적인 치과재료 인상채득법이 아닌, 구강 카메라로 지대치 형태의 정보를 직접 수집하는 디지털 인상채득 방법이다. 신속, 간편한 치과용 디지털 인상채득으로 환자와 술자 간의 편의성을 증대시키며, 치과보철물 제작을 위한 치과용 CAD/CAM 시스템의 핵심 기술이다. 일반적으로 3차원 구강 스캐너의 스캐너 본체와 더불어 스캔한 이미지를 구현하고 원하는 보철물 제작을 3D 프로그램상에서 작업할 수 있도록 하는 CAD 디자인 소프트웨어로 구분된다.

구강 스캐너는 크게 rendering 방식과 stich 방식으로 나눌 수 있으며 rending 방식은 구강 내 치아들의 영상을 실시간으로 획득하는 방법이며, stich 방식은 날장의 사진을 찍어 이어붙이는 방식이다.

모델 스캐너 모델 스캐너는 보철물 디자인과 제작을 네트워크 형식의 밀링 센터에서 진행하는 CAD/CAM 시스템에 이용된다. 모델 스캐너를 이용한 치과기공 방법은 일반적인 인상재를 이용하여 인상채득한 후 제작한 모델을 모델 스캐너로 3차원 스캔한다. 이후의 과정은 일반적인 보철물 제작과정과는 다르게 모두 디지털화된 데이터를 이용하여 기공과정이 이루어지며,컴퓨터 소프트웨어를 통한 3차원 데이터에 최종적으로 절삭가공 방식으로 제작하고자 하는 보철물의 형태를 얼마든지 수정,보완할 수 있다. 최근에는 제작된 모델뿐만 아니라,인상재를 이용하여 채득한 인상 음형인기와 교합기에 장착된 모델의 형태까지 완벽하게 재현가능하다.

디지털 치과 인상채득 방법 접촉식과 비접촉식으로 구분된다. ☞접촉식의 장단점 -장점:접촉식은 빛을 이용하지 않으므로 빛 반사를 방지 하기 위한 별도의 스프레이를 사용할 필요가 없다. -단점:스캔 시간이 오래 걸린다. ☞비접촉식의 장단점 -장점:접촉식과 비교하여 스캔 속도가 월등히 빠르다는 것이 장점이다. -단점:빛에 민감하여 빛 반사 방지 스프레이를 사용해야 한다. -최근에는 비접촉식 방식이 주류를 이루고 있으며,구강 스캐너의 발달로 인해 석고 모형 스캔이 필요 없는 시스템의 도입이 늘고 있다.

디자인 소프트웨어 디자인 소프트웨어는 다양한 종류의 수복물 디자인을 위해 생산자들은 특별한 소프트웨어를 제공한다. 이것을 이용하여 치관이나 고정성 국소의치의 프레임뿐만 아니라 완전한 해부학적 치관, 부분관, 인레이, 인레이로 고정되는 고정성 국소의치, 레진접착 고정성 국소의치 그리고 텔레스코프 일차관까지 제작한다.

공정기계 치과에서 사용하는 공정 기계는 블록을 깎아 제작하는 밀링 시스템을 적용하고 있다. CAD 소프트웨어로 만들어진 제작 데이터는 밀링 스트립으로 변환, 마지막으로 밀링 장치로 전송되어 작업 모형의 확대된 복제체를 밀링하고 밀링 축의 수에 따라 3축, 4축, 5축 장치로 구분된다. ☞크기가 작아 제어가 단순한다는 장점이 있어 치과기공실에서 주로 사용하지만 가격이 비싸다는 것이 특징이다. 밀링에 사용되는 다양한 직경의 드릴은 무인가공 시스템에 따라 자동으로 교체되며, 이로써 CAD/CAM을 이용한 보철물 제작의 생산성 증대와 균일한 품질의 보철물 제작이 현실화되었다.

3D 프린팅 3D 프린팅 기술은 크기가 작고 어려운 형태를 갖는 의료기기의 제조분야에 있어 2000년 이후로 큰 시장성을 갖게 되었다. 치과진료 및 치과 수술용 생체재료 및 의료기기 제작에도 이용되고 있는데 주로, 치과용 임플란트, 최근 치과산업 분야에서 치과 교정용 모델 제작이나 임시치관 제작 등에 사용되고 있다.