3D프린터가 다양한 산업분야에서 광범위하게 활용되면서 해당 분야에서는 새로운 변화의 바람이 거세게 불고 있다. 치의학 분야도 예외는 아니어서, 최근엔 3D프린터를 중심으로 디지털 기반의 다양한 임상 사례가 속속 발표되며, 새 시대의 도래를 본격 예고하고 있다. 이에 본지는 3D프린터에 대한 해박한 지식과 풍부한 경험은 물론, 이를 활용한 많은 임상경험을 가진 이도연 원장(닥터플란트치과)을 통해 3D프린터를 활용한 임상증례를 3회에 걸쳐 연재한다.

원내 3D프린팅의 최대 장점은 작업속도와 편의성 그리고 재제작의 용이성이라고 생각합니다. 상악 우측 견치 발치 후 구강스캔을 통해 다음날 dressing시 delivery를 해드린 증례입니다.
제작 시간은 구강스캔 1분, 디자인 10분, 3D프린팅 18분, 세척 5분 그리고 후경화 5분으로 약 40분의 시간이 소요되었습니다.
3D프린팅 Flipper는 재료 자체에 탄성이 없고 와이어의 부재로 인해 유지력을 조절할 수 없다는 단점이 분명히 존재하지만, 제작이 쉽고 간편해 원내에서 직접 제작이 가능하고 분실이나 파절시 쉽게 재 출력 할 수 있다는 장점이 있습니다.
원내에서 3D프린팅을 하려면 다음과 같은 장비를 준비해야 합니다.

1. 구강스캐너
2. CAD 소프트웨어
3. 3D프린터
4. 세척기 및 후경화기

환자가 상악 우측 견치의 동통과 부종을 주소로 내원하였고, 2도 동요도와 10㎜ 이상의 치주낭 깊이 그리고 화농이 관찰되어 우측 견치를 당일 발치하였습니다. 치조골 소실이 심하였기 때문에 연조직 치유를 위해 8주 후 골 이식을 동반한 임플란트 식립을 계획하고, 3D프린터로 flipper를 당일 제작하여 다음날 dressing시 장착해 드리기로 하였습니다.
상악 우측 견치를 발치 후 구강스캐너(Trios 3, 3Shape)를 이용하여 해당 부위와 대합치 그리고 바이트를 스캔하였습니다. 거즈로 발치와를 충분히 압박 지혈하여 스캔을 깨끗하게 채득해야 합니다. <그림 1-1, 그림 1-2, 그림 1-3>

구강스캔 데이터를 CAD 소프트웨어(3shape Dental System)로 불러온 후 주문 창에 해당치아(#13)를 선택하고 인공치아와 국소의치를 선택합니다. 아직 Flipper를 디자인하는 모듈이 없으므로 국소의치 주문을 응용하는 것입니다. <그림 2>
스캔 데이터의 오류를 수정(refine)하고 제작에 필요한 부위만 잘라(trim)냅니다. <그림 3> 발치와 부위는 Sculpt의 부드럽게하기(Smooth)를 이용하여 오목한 부위를 없애고 최대한 부드럽게
이행되게 합니다. <그림 4>

인접치를 교합면과 협면에서 관찰하여 언더컷을 최소화 할 수 있는 각도 즉, flipper가 passive하게 삽입될 수 있는 각도를 설정하고 저장합니다. <그림5> 블록아웃은 자동으로 형성되며 수동
으로 왁스를 추가 혹은 제거 할 수 있는데, 치경부 왁스를 너무 많이 제거하면 언더컷으로 인해 flipper를 장착하지 못하는 경우가 종종 생기니 주의해야 합니다. <그림6>

치아는 인공치를 배열하거나 반대 측 상악 좌측 견치를 복사하여 이용(Mirroring)할 수 있습니다. 본 증례에서는 인공치 라이브러리에 있는 상악 견치를 이용합니다. <그림 7> Smart Tool의 Contact and Smoothing을 이용하여 flipper 내면과 발치와 사이공간을 최소 0㎜이상으로 부여하여 인공치가 발치를 압박하는 것을 방지합니다. 대합치와의 교합은 저위교합(underocclusion)을 만든 후 교합기 기능을 이용하여 전측방 운동을 실행하여 과도한 접촉부위들을 조정합니다. <그림 8>전측방 운동 시 과도한 접촉은 flipper가 탈락하는 주원인입니다.
국소의치 디자인 화면에서는 주연결장치(Major Connector)를 이용하여 flipper의 외형선을 그려줍니다. <그림 9> 주연결장치 세팅에서 하부구조 두께(Substructure thickness)는 최대로 설정(1.5㎜)하고 하부 왁스 두께는 최소로 설정(0.1㎜)로 설정합니다.

3D프린팅 flipper가 파절되지 않게 유지되기 위해서는 두께가 최소 2.5~3㎜가 되어야 합니다. (단, 클래스프 부위는 1.5~2.0㎜까지 허용하고, 너무 두꺼우면 환자 분이 불편감을 호소합니다.
<그림 10> 국소의치 모듈은 금속을 사용한다는 전제 하에 재료설정이 세팅되었기 때문에 최대 두께가 1.5㎜이상으로는 설정이 되지 않습니다. 그러므로 Sculpt 창에서 왁스 추가(Wax add)를
통해 두께를 추가로 부여합니다. <그림 11, 12>

디자인이 최종 완료 <그림 13>되었으면 이를 저장하여 Visualization Output 폴더에 STL파일로 추출을 합니다. 폴더 안에는 인공치 파일과 디자인된 의치상 파일이 같은 폴더 내에 따로 저장되어 있습니다. <그림 14>

이 두 파일을 한 개의 메쉬 데이터로 합치는 별도의 과정이 필요합니다. Meshmixer라는 범용 소프트웨어를 사용하여 두 파일을 병합(combine)한 <그림 15> 후, solid라는 기능 <그림 16>을 이용하여 하나의 메쉬로 만든 후 STL로 저장하면 비로소 3D프린팅 준비가 끝납니다.

3D프린팅 소프트웨어(CMC Print)에서 해당 파일을 불러온 후 치아 교합면을 아래 방향으로 위치시켜 서포트를 형성합니다. <그림 17, 18> 대부분의 치과용 광경화 레진 3D프린터는 bottom-up(거꾸로 매달려 나오는) 방식이기 때문에 빌드 플레이트에 거꾸로 출력물이 매달려 나오는데, 이때 출력물에 지지받을 수 있는 기둥을 달아주는 것을 서포트 과정이라고 합니다. <그림 19>

대부분의 소프트웨어는 자동으로 서포트를 형성하는데, 출력물의 부피와 무게를 고려하여 수동으로도 서포트의 형태, 길이, 그리고 밀도의 조절이 가능합니다. 3D프린터 소프트웨어는 여러 종류의 레진 프로파일이 탑재되어 있습니다. 본 증례에서는 베리콤 임시치아 레진 프로파일을 선택하였습니다. ‘다음’을 누르면 서포트가 형성된 flipper가 슬라이싱(단층화)이 되면서 flipper의 단면들이 이미지 파일로 저장 됩니다. <그림 20>

3D프린터로 데이터가 전송(Wifi) 되면 3D프린팅이 시작되고 18분후 flipper 출력이 끝납니다. <그림 21>. 이소프로필 알코올(IPA)이 담긴 세척기(Medifive, Twin Tornado)를 이용하여 잔여 레진을 세척하고 <그림 22>, 에어를 불어 충분히 건조시킨 후 <그림 23>, 서포트를 제거한 후, 후경화기(CMC cube)로 최종경화를 마무리합니다. <그림 24, 25>

베리콤 Easypan LC <그림 26>를 이용하여 협측 부위의 잇몸 색을 재현하고 압접하여 다시 한 번 후경화기로 경화시킵니다.
<그림 27> 압접하기 전 출력 시 사용하던 임시치아 레진을 마이크로브러시로 살짝 바른 후 Easypan LC를 압접해야 합니다.
Easypan LC는 본래는 트레이 제작용 광경화 레진으로 나온 제품이지만 필자는 flipper 혹은 임시의치 잇몸 재현 시 사용하고 있습니다.

 

베리콤 glaze kit에는 총 3종류의 치아 색과 1개의 글레이징 액이 들어있습니다. <그림 28> 이를 이용하면 환자 인접치의 shade와 유사하게 색 재현이 가능합니다. 글레이징 후에는 후경화기로
다시 경화시킵니다. <그림 29>

최종 완성된 모습 <그림 30>과 구강 내 실제 세팅된 모습입니다. <그림 31, 32>

구강 내에 장착 후 유지력이 느껴지는지 확인합니다. 유지력이 부족한 경우에는 rebasing 재료를 소량 믹스하여 내면에 추가하여 경화시킨 뒤, 원하는 유지력이 나올 때까지 클래스프 내면을 덴쳐 버로 조절하면 쉽게 조절이 가능합니다. 경험이 쌓이면 대부분의 디자인 과정에서 블록아웃 양을 통해 유지력을 일관성 있게 유지할 수 있습니다. 환자에게 삽입 및 철거 방법을 교육하고 주의사항에 대해 설명합니다. 크기가 작기 때문에 환자에게 장착을 하지 않는 경우 분실되지 않도록 보관함에 항상 보관하도록 합니다.