구조 및 원리
디지털화가 급속도로 진행되고 있는 치아 교정 분야에서는 브라켓 본딩이 더 이상 지루하고 피곤한 진료가 아니다. 모니터 앞에 편하게 앉아 손가락만 ‘까딱’하면 브라켓이 치아에 줄줄이 부착된다. 또 한 번 손가락을 ‘까딱’하면 교정이 끝난 후 배열된 치아 모습도 미리 볼 수 있다. 그 모습이 맘에 들지 않는다면 얼마든지 브라켓 종류를 바꿔보거나 부착된 위치를 조정해 보면 된다.
다양한 구강 내 환경을 가정하여 맘에 드는 배열이 될 때까지 수많은 예행연습을 해 볼 수도 있다. 더구나 치아 교정의 초심자가 컴퓨터 상에서 약간의 교육과 연습만으로 전악 브라켓 본딩을 강호의 어느 고수보다 잘 해낼 수 있다면 이 얼마나 축복 받은 기술이 될까? 이러한 일은 엘레메트릭스의 IDB 트레이 서비스를 이용한다면 바로 현실이 될 것이다.

브라켓의 간접접착 방식(IDBS)은 과거 아날로그 시대에도 존재했었다. 보통 인상 채득하여 석고모형을 기공소에 보내면 모형 상에서 기공사가 브라켓을 붙인 후 트레이나 지그 형태로 되돌려 받아 구강 내에서 붙이게 된다.
그러나 이 과정은 치아 모형과 기공사 손에만 의지하므로 치아에 대한 다양한 정보를 고려할 수 없어 부정확할 수밖에 없었다. 따라서 치과의사가 직접 치아에 붙이는 직접접착 방식(DBS)에 비해 크게 이점이 없어 설측 교정을 제외하고는 크게 유행하지는 못했다. 여기에 비하면 엘레메트릭스의 IDB 트레이는 치아에 대한 수많은 정보가 디지털화되어 최적의 브라켓 위치를 자동 혹은 수동으로 붙일 수 있게 해준다.

또한 내가 붙인 브라켓으로 인해 치아의 미래가 어떻게 될 것인지를 미리 볼 수 있기 때문에 상당히 흥미로운 관찰이 될 것이고, 이를 통해 잘못 붙인 브라켓을 쉽게 파악하여 수정할 수 있다.

엘레메트릭스의 디지털 상에서 브라켓을 잘 붙여 놓았다면 어떻게 현실 세계인 구강 내로 정확하게 옮겨 올 수 있을까? 그래서 제공하는 것이 ‘IDB(InDirect Bonding) Tray’이다. 디지털 상에서 브라켓 부착 작업이 완료된 후 IDB 트레이 생성 버튼을 누르기만 하면 각 브라켓을 감싼 채 치아의 절단면이나 교합면에 얹어지도록 만들어진 기하학적 디지털 구조물이 자동으로 생성된다.

이렇게 만들어진 디지털 IDB 트레이는 3D 프린팅할 수 있는 STL파일로 추출한 후, 회사에 주문 제작하거나 직접 3D프린터로 출력할 수 있다. 이후 출력한 IDB 트레이에 브라켓을 끼우고 접착제를 발라 구강 내 치아에 붙이면 되는 것이다.

이처럼 정확하고 편리하게 브라켓팅을 할 수 있는 엘레메트릭의 IDB 트레이는 어떤 구조와 원리로 이것을 가능하게 만들었을까? 이제부터 이 궁금증을 풀어가 보자.
IDB 트레이는 기본적으로 크게 세 부분으로 나눈다. 각 치아에 얹어지는 가장 중요한 부분인 ‘Cap’이 있고, 이것들을 하나로 묶어주는 협측과 설측 ‘Spline’으로 구성된다. 각 Cap들과 연결된 spline 주변에는 충분한 공간들이 있어 IDB 트레이를 치아에 장착한 후 접착제를 광중합할 수 있다. IDB 트레이를 3D프린터에서 제작할 때 투명한 재질로 만든다면 광중합 효과는 더 증가될 수 있을 것이다.
캡(Cap)의 외면에는 보조적인 구조물이 추가된다. 먼저 순·협면에서 보이는 각 숫자는 ‘Tooth Number’를 나타낸다. 각 치아 번호에 맞게 IDB 트레이를 안착시킬 수 있게 해준다. 교합면 방향에는 조금 구부러져 돌출된 부위가 있는데 이것은 ‘Removal Lug’으로 트레이를 치아와 접착된 브라켓으로부터 제거하기 위해 잡고 벌릴 수 있도록 해준다. 또한 그 앞에 한쪽으로 치우친 작은 함몰부가 있는데 ‘Distal indicator’로 캡(Cap)의 원심 방향을 나타낸다.
혹시 나중에 브라켓이 떨어져서 다시 붙여야 되는 경우, 그 치아의 캡(Cap)만 따로 떼어내서 사용하게 되는데 이 때 방향을 참고할 수 있도록 도와준다. 마지막으로 트레이 후방에 환자 고유의 ‘ID Tag’이 연결되어 있는데 구강 내 부착 직전에 떼어내는 부분이다.

이제는 치아와 직접 마주하고 있는 캡(Cap)의 내면을 살펴보자. 내면에는 2개의 구조물이 상, 하로 나뉘어 연결 되어있다. 먼저 브라켓을 끼워 넣을 수 있는 위쪽 수용부를 ‘Bracket Receptacle’이라 부른다. 이 부위와 연결된 아래쪽은 치아에 얹어지는 ‘Incisal & Occlusal Rest’이다. 두 구조물의 사이에는 작은 언덕(화살표 부위)이 있는데 특별한 이름은 없지만 나중에 브라켓을 잘 끼웠는지 확인하는 중요한 지표로 사용된다.

교정 브라켓의 베이스 부위는 치면 쪽으로 향하게 노출시켜야 하므로 브라켓의 윙 부위가 수용부(Bracket Receptacle)에 끼워지게 된다. 실제 IDB 트레이에 브라켓을 정확히 끼우기 위해서는 미리 디지털 화면 상에서 끼워진 모습에 익숙해 질 필요가 있다.

IDB 트레이의 대부분 구조물은 소프트웨어에서 자동으로 형성되지만 수용부(Bracket Receptacle)만은 엘레메트릭스에서 직접 디자인하여 프로그램에 적용한다. 브라켓 회사에서 브라켓의 정확한 치수와 형태를 엘레메트릭스로 보내면 보통 2~3개월 정도 ‘인증’ 과정을 거치는데 이 과정에서 각 브라켓에 맞는 수용부(Bracket Receptacle)를 디자인하는 것이다. 이미 전 세계의 상당수 브라켓들은 모두 인증이 완료된 상태고 국산 브라켓도 일부 인증되어 있다. 유저들의 요청이 있으면 얼마든지 추가 인증이 가능하다.

브라켓 수용부(Bracket Receptacle) 내부를 면밀히 살펴보면, 보존학 시간에 배웠던 박스 형태의 와동이 생각날 것이다. 각 벽면은 향하고 있는 부위에 따라 이름을 붙인다. 즉, 협측, 교합, 근심과 원심 벽으로 부르는 것이다. 치은과 설측 부위는 브라켓을 끼우거나 빠지는 방향이며 열려있으므로 벽이 존재하지 않는다.
인접면 벽 입구 쪽을 확대해서 보면 ‘Ridge for Retention’이라는 수직으로 미세한 돌출선이 있다. 이것은 브라켓을 끼웠을 때 적절한 마찰력을 발생시켜 유지력을 상승시키는 역할을 한다. 인접면 벽들과 협측 및 교합면 벽이 만나는 모서리 내면에는 ‘Groove for Elasticity’이라는 얕은 고랑이 형성되어 있다. 이것은 브라켓을 끼울 때 인접면 벽들이 좀 더 쉽게 벌어질 수 있도록 굴곡 탄성을 부여하여 쉽게 끼워지도록 한다.

일반적인 형태의 브라켓 수용부(Bracket Receptacle)의 구조와 원리를 이해했다면 구치부의 튜브 쪽으로 눈을 돌려보자. 브라켓과 다른 모양을 가지고 있는 튜브의 수용부(Bracket Receptacle)는 또 어떤 디자인이 유리할까?
튜브를 위한 기본 구조는 훅을 수용할 ‘Hook Space’가 있다는 것이다. IDB 트레이를 치아에 끼울 때 이 훅이 외부로 노출되어 있다면 치아나 잇몸에 훅이 걸려 유지력이 적은 튜브는 쉽게 움직여 버릴 것이다. Hook Space는 이러한 가능성을 배제한다. 튜브와 훅 사이의 공간에는 조그만 돌기인 ‘Eminance’가 나와 있어 튜브가 장착되고 안정되는 것을 돕는다. 윙이 달려있는 일부 튜브 중 수평, 수직 차이가 있는 경우 ‘Wing Space’를 부여하여 그 차이를 보상해서 끼워지도록 한다.

실질적으로 튜브를 끼워보면 일반 브라켓을 끼울 때와 달리 유지력이 조금 부족하다는 사실을 알게 될 것이다. 그 이유는 튜브 수용부(Bracket Receptacle)의 근원심 벽들과 접촉하는 길이가 짧기 때문이다. 이를 보상하기 위해 일부 디자인은 유지력 증가를 위해 ‘Ridge for Retention’을 하나 더 두는 경우도 있다.

지금까지 엘레메트릭스 IDB 트레이를 이용한 브라켓팅이 치아 교정 전반에 있어서 어떠한 영향을 끼칠 것인지 간단히 살펴보았다. 또한 IDB 트레이의 구조와 원리, 나아가서 세부적인 디자인 의도를 추정하였다. 여기에서 알 수 있었던 것은 디지털 브라켓 전달자로서의 IDB 트레이는 구조적으로 매우 안정되어 있으며, 효율적으로 디자인 되었다는 사실이다. 디지털 상에서 브라켓팅이 잘 완수되기만 하면 구강 내로 브라켓을 정확히 옮겨줄 수 있으므로 치아교정 결과 또한 진일보할 것이라 예상한다.
어두운 구강 내에 떨리는 손으로 제대로 보이지도 않던 브라켓을 잘 붙이기 위해 낑낑댔던 노력과 시간을 엘레메트릭스 IDB를 이용하면서 보상받기를 바란다. 그동안 해왔거나 혹은 앞으로 해 나가야 할 브라켓팅에 긍정적인 영향이 미치기를 소망한다.