I. 서론

최근 치과영역에서 디지털 장비와 재료의 개발에 따라 디지털 치의학의 활용 영역이 넓어지고 있다^1-3. 구강 스캐너와 CAD/CAM 소프트웨어 및 다양한 출력장비(밀링장비와 3D 프린터) 등으로 구성된 디지털 workflow를 활용하면 모형 없이 가상으로 보철물을 디자인하여 제작이 가능하며, 복잡한 기공 과정을 생략할 수 있다. 또한, 재제작이 필요한 경우에도 이미 저장되어 있는 정보를 이용하여 빠르고 정확하게 복제할 수 있다는 장점이 있다^4-6.

임플란트 지지 고정성 보철 수복은 높은 성공율을 보이는 예지성 있는 술식으로서 널리, 일상적으로 사용되고 있지만, 광범위한 수복과 심미적 영역에서 성공적인 치료를 위해서는 여전히 많은 어려움이 존재한다^7,8. 상악 전치부 단일치 상실의 경우 기능로 및 전치유도와 발음, 환자의 심미적 요구를 모두 만족시키데에는 어려움이 있다^9,10. 또한 다수 치아를 상실한 경우, 대부분 기능과 심미가 붕괴된 상태로 내원하게 되어 임플란트 고정성 보철물로 전악을 수복하기 위해서는 경조직 및 연조직 분석, 골 증강술의 필요 유무, 임플란트 식립 위치와 방향, 그리고 최종 보철물의 교합양식까지 고려한 정확한 진단과 치료계획 수립을 통한 전반적인 재건이 필요하다¹¹.

위와 같이 다양한 임상적 상황에서 임시 보철물은 구순 지지, 수직고경, 교합평면, 심미와 발음을 위한 치아의 위치와 배열 등 환자 고유 정보를 재설정하는데 중요한 역할을 한다. 또한 최종 보철물에 대한 청사진을 제공함으로써 임상가와 기공사, 그리고 환자와의 의사소통의 도구로 사용되어 기능적 오류에 의한 재제작의 가능성과 최종 보철물 제작 후 환자의 불만을 최소화할 수 있게 한다. 하지만 수작업으로 이루어지는 기존의 전통적인 방법에서는 진단과 치료계획을 통해 술자가 의도한 보철 형태를 임시 보철물에 반영하거나, 혹은 임시 보철물을 통해 환자가 적응한 보철 형태를 최종 보철물에 반영하는데 있어서 많은 어려움이 있어왔다¹². 이에 반해, CAD 소프트웨어로 진단 납형 또는 임시 보철물과 주모형을 스캔하여 중첩하여 복제하는 double scanning 방법은 임시 보철물과 같은 형태의 최종 보철물을 제작할 수 있게 하여 제작과정을 간소화하고, 임시 보철물의 형태와 교합 양식을 최종 보철물에 그대로 반영할 수 있으며, 재제작이 필요한 경우 기존과 동일한 형태의 보철물을 재현하기에 용이하다는 장점이 있다^13,14.

본 증례에서는 심미를 요하는 상악 전치부 임플란트 수복, 다수 치아를 상실하고 심한 치조골 흡수를 보이는 고정성 임플란트 수복에서 임시 보철물을 제작하고 기능적, 심미적 측면을 평가하여 수정한 후, CAD/CAM double scanning방법을 활용하여 최종 보철물을 제작함으로써 만족할 만한 임상적 결과를 얻었기에 이를 보고하는 바이다.

Ⅱ. 증례보고

1. Case 1

51세 여환이 치아가 흔들린다는 주소로 본원에 내원하였다. 특별한 전신 병력은 없었으나 구강 내 검사 및 방사선 사진(Fig. 1)에서 상악 우측 측절치의 치근단 병소와 치은 퇴축을 동반한 국소적 치주염 보였고, 심한 과개교합 양상을 보였다. 주변 치아는 건강하였고, 환자는 주변치에 손상을 주지 않기를 원하여 해당 치아 발치 후 단일치 임플란트로 치료계획을 수립하였다.

Fig. 1

Initial radiograph of Patient #1. (A) Panoramic radiograph, (B) Standard radiograph.
Hyun-Ji Hwang et al. : Monolithic Zirconia Implant Restorations using CAD/CAM Double Scanning. Implantology 2018

발치시 순측 치조골의 천공(fenestration)을 보여 이종골과 차폐막(Bio-Oss^®, Bio-Oss Collagen^®, Bio-Gide^®, Geistlich, Wolhusen, Switzerland)을 사용하여 발치와 보존술(socket preservation)을 시행하였다. 발치 3개월 후 조직유도재생술 동반하여 내부연결형 임플란트 매식체(TS III SA, Osstem, Busan, Korea)를 식립하였다. 임플란트 식립 4개월 후 2차 수술 시행하였고, 치은 형성과 교합 평가를 위해 자가 중합형 레진(Alike, GC Corp., Tokyo, Japan)을 이용하여 나사유지형 임시 수복물을 제작하였다(Fig. 2). 임시 수복물 사용 기간 동안 3 차례 내원을 통하여 교합 평가와 조정으로 전치유도를 확인하였고, 발음의 평가와 환자의 심미적 요구를 반영하여 임시 치관의 형태 수정을 시행하였다.

Fig. 2

Implant installation on maxillary right lateral incisor. (A) Frontal view after implant installation, (B) Occlusal view after implant installation, (C) Provisional restoration.
Hyun-Ji Hwang et al. : Monolithic Zirconia Implant Restorations using CAD/CAM Double Scanning. Implantology 2018

최종 임플란트 보철물 제작을 위하여 Trios 구강스캐너(Trios 3, 3Shape, Copenhagen, Denmark)를 이용하여 임플란트의 치은 연하 형태와 인접 치아의 측면을 스캔하고, 디지털 인상용 코핑(Scan Body, Osstem, Busan, Korea)을 체결 후 그 주변을 스캔하였다. 조정 및 적응과정을 거친 임시 수복물 또한 스캔하여 CAD 소프트웨어(3Shape Dental Designer, 3Shape, Copenhagen, Denmark) 상에서 double scanning하였다(Fig. 3). 맞춤형 타이타늄 지대주와 크라운 외형을 디자인하고 단일 구조 지르코니아(Lava^TM Esthetic, 3M ESPE, St. Paul, MN, USA) 블록을 밀링하여 최종 보철물을 제작하였다. 맞춤형 지대주와 지르코니아 크라운 사이의 적합도는 우수하였고, 색조 수정 과정은 거쳤으나 구강내 교합조정은 거의 필요 없었으며 환자는 기능과 심미에 만족하였다(Fig. 4).

Fig. 3

Laboratory procedures for definitive crown from provisional crown using CAD software. (A) Intraoral scanning (B) Superimposition of provisional implant crown(C) Design of definitive customized abutment (D) Design of definitive zirconia crown.
Hyun-Ji Hwang et al. : Monolithic Zirconia Implant Restorations using CAD/CAM Double Scanning. Implantology 2018

Fig. 4

Final restoration of maxillary lateral incisor. (A) Titanium custom abutment and monolithic zirconia crown, (B) Maxillary occlusal view, (C) Frontal view of definitive restoration.
Hyun-Ji Hwang et al. : Monolithic Zirconia Implant Restorations using CAD/CAM Double Scanning. Implantology 2018

2. Case 2

49세 여환이 오래된 보철물이 흔들리고 아프다는 주소로 본원에 내원하였다. 2년전 갑상선 부분 절제술을 받은 것 외에는 특별한 전신 병력은 없었으나, 환자는 중등도 이상의 전반적 만성 치주염으로 인한 심한 치조골 소실 관찰되었으며 다수 치아의 동요도, 이차우식으로 다수 치아의 발치가 요구되는 상황이었다(Figs. 5, 6).

Fig. 5

Initial radiograph of Patient #2.
Hyun-Ji Hwang et al. : Monolithic Zirconia Implant Restorations using CAD/CAM Double Scanning. Implantology 2018

Fig. 6

Intraoral photograph before treatment. (A) Right side view, (B) Frontal view, (C) Left side view.
Hyun-Ji Hwang et al. : Monolithic Zirconia Implant Restorations using CAD/CAM Double Scanning. Implantology 2018

본 환자의 경우 치조골 흡수가 상당부분 진행되어 단순한 임플란트 식립만으로는 만족스러운 결과를 얻을 수가 없다고 사료되었다. 따라서 치주적으로 예후가 불량한 것으로 판단되는 치아를 발치한 후 심한 치조골 소실 부위 경조직 재건술을 시행하고, 잔존 자연치의 치주조직의 건강을 회복시킨 후 임플란트를 식립하기로 계획하였다. 환자의 경제적 여건을 고려하여 상, 하악 제1 대구치를 최후방 치아로 하는 임플란트 지지 고정성 보철 수복 치료를 결정하였고, 이에 따라 왁스림을 이용하여 환자의 수직고경 및 중심위 채득하고 안궁이전하여 진단 납형을 제작하였다.

가장 먼저 상악의 고정성 보철물 제거 및 #11, 12, 15, 18, 21, 22, 24, 25, 28 치아의 발치와 함께 ridge preservation 시행하였고, #14 임시 치관과 가철성 임시 의치 장착하여 환자의 저작과 심미를 유지하였다. 약 3개월 후 양측 상악 구치부에 lateral approach를 이용한 sinus floor elevation과 #24 부위의 guided bone regeneration (GBR)을 시행하였다. 골량이 부족한 상악 전치부와 하악 좌, 우측 제1 대구치 부위는 ridge splitting과 GBR을 동반하여 #12i, 22i, 36i, 46i에 내부연결형 임플란트 매식체(TS III SA Fixture, Osstem, Busan, Korea)를 식립하였다. 상악 구치부의 경조직 재건술 약 4개월 후 환자의 3차원 CBCT 데이터와 모형 스캔 데이터를 병합하고 진단 납형을 반영하여 임플란트 식립 위치를 결정하였다(Fig. 7). 이를 바탕으로 제작한 수술용 guide(One guide, Osstem, Busan, Korea)를 사용하여 #15i, 16i, 24i, 26i 총 4개의 내부연결형 임플란트 매식체(TS III SA Fixture, Osstem, Busan, Korea)를 동시에 식립하였다. 상악 전치부와 하악 양측 구치부 임플란트는 식립 약 4개월 후 2차 수술을 시행하였다.

Fig. 7

Surgical guide for maxillary posterior implants.
Hyun-Ji Hwang et al. : Monolithic Zirconia Implant Restorations using CAD/CAM Double Scanning. Implantology 2018

2차 수술 4주 후, Vinyl polysiloxane impression material(Imprint^TM II Garant^TM, regular body, 3M ESPE, St. Paul, MN, USA)를 이용하여 픽업인상으로 최종 인상을 채득하였다. 악간관계기록을 위하여 임시 수복물에 맞추어 왁스림 높이를 조정하였고, 임시 의치 장착 시와 동일한 수직 고경에서 바이트를 채득하여 CAD 소프트웨어(3Shape Dental Designer, 3Shape, Copenhagen, Denmark)의 virtual articulator 상에 악간관계를 옮겼다. CAD상에서 상악 우측 견치 및 제1소구치, 상악 좌측 견치 및 구개부를 기준으로 진단 납형과 double scanning하여 임시 보철물 외형과 맞춤형 지대주를 디자인한 후 타이타늄 맞춤형 지대주를 제작하고, 레진 임시 수복물을 3D 프린팅 방식(Bio 3D W11, NextDent, Soesterberg, Netherlands)으로 제작하였다(Fig. 8). 임시 보철물의 시적 시 구치부 저위교합 양상을 보여, T-Scan III system(T-Scan system, Sentek Corp, Boston, MA, USA)을 이용하여 전반적인 교합 재구성을 시행하고 안정된 균형교합 및 전, 측방 운동시 군기능유도를 이루도록 수정하였다(Fig. 9). 약 2개월 동안 주기적인 내원을 통해 임시 수복물의 교합 평가와 형태 수정, tissue sculpturing 시행하였고, 구순 지지와 발음 및 턱관절 증상 여부를 평가하였다.

Fig. 8

Laboratory procedures for titanium custom abutment and provisional prosthesis using CAD software. (A) Superimposition of scanned diagnostic wax-up model (blue), definitive model (brown), and design of customized abutment, (B) Design of provisional prosthesis, (C) Try-in of provisional implant fixed dental prosthesis (FDP).
Hyun-Ji Hwang et al. : Monolithic Zirconia Implant Restorations using CAD/CAM Double Scanning. Implantology 2018

Fig. 9

T-Scan examination of provisional restoration. Occlusal contact was evenly distributed at MICP. The graph showed approximately 50:50 force distribution in right side (red line) and left side (green line). The occlusion time (OT) was 0.11s and disclusion time (DT) was 0.125s which are within normal rang.
Hyun-Ji Hwang et al. : Monolithic Zirconia Implant Restorations using CAD/CAM Double Scanning. Implantology 2018

최종 보철물 제작을 위하여, 임플란트 지대주와 #14 지대치에 #00 cord 삽입하여 Vinyl polysiloxane impression material(Imprint^TM II Garant^TM, light & regular body, 3M ESPE, St. Paul, MN, USA)를 이용하여 abutment level에서 최종 인상을 채득하였다. 모형을 제작하여 디지털 스캔(3shape D800, 3Shape, Copenhagen, Denmark)하고, 임시 치아 장착 전 미리 개별 스캔해 놓은 타이타늄 맞춤형 지대주를 이 모형상에 병합하여 타액과 출혈, 치은연하변연 등으로 인한 인상의 부정확성을 보완하는 최종 디지털 모형을 완성하였다. 그 후 조정 및 적응과정을 거친 임시 수복물 모형을 스캔하여 스캔 데이터를 CAD 소프트웨어 상에서 double scanning하였다(Fig. 10). 임시 수복물의 형태를 반영한 최종보철물을 단일 구조 지르코니아(구치부: Luxen E2, DentalMax, Cheonan, Korea/ 전치부: Tanaka EnamelZR^TM, Tanaka Dental, Tokyo, Japan) 블록으로 5축 밀링 장치(Roland DWX-50, Roland DG, Shizuoka-ken, Japan)를 사용하여 제작하였다. 환자 구강 내에 최종 보철물을 장착하여(Figs. 11, 12) 일부 교합조정 시행한 후 T-Scan III system으로 교합을 재확인하였다. 최종 보철물의 변연 및 내부 적합도는 우수하였으며, 상악 전치부 보철의 구순지지 양호하였고, 치경부 타이타늄 지대주 색이 비쳐보이는 점이 아쉬웠으나 미소 시 드러나지 않아 허용 가능하였다. 4개월 간의 경과 관찰 기간 동안 병적 골 변화를 포함한 합병증은 관찰되지 않았고, 환자는 기능과 심미에 만족하였다.

Fig. 10

Laboratory procedure for definitive restorations using CAD software. (A) Merging of prescanned customized abutment and definitive model (arrow), (B) Superimposition of definitive model (brown) and provisional prosthesis(blue), (C) Fabrication of definitive zirconia restorations.
Hyun-Ji Hwang et al. : Monolithic Zirconia Implant Restorations using CAD/CAM Double Scanning. Implantology 2018

Fig. 11

Delivery of final restorations. (A) Maxillary occlusal view, (B) Right side view, (C) Frontal view, (D) Left side view, (E) Mandibular occlusal view.
Hyun-Ji Hwang et al. : Monolithic Zirconia Implant Restorations using CAD/CAM Double Scanning. Implantology 2018

Fig. 12

Panoramic radiograph after delivery of final restorations.
Hyun-Ji Hwang et al. : Monolithic Zirconia Implant Restorations using CAD/CAM Double Scanning. Implantology 2018

Ⅲ. 총괄 및 고찰

전통적인 도재-금속 또는 금관 수복물은 제작시에 수작업이 들어갈 수 밖에 없어 환자가 적응한 임시 보철을 완벽하게 복제하여 동일한 최종 보철물을 제작하는 것은 불가능하며, 교합양식과 보철 형태를 최대한 반영하기 위하여 임시 수복물을 크로스 마운팅하여야 하고 체크바이트(check bite), 전방유도 테이블, 실리콘putty index를 제작해야 하는 등 그 과정이 매우 복잡하다. 이에 반해, CAD/CAM 기술을 이용하여 지르코니아로 최종 수복물을 제작하는 경우, 진단에서부터 최종 보철물 제작까지 일련의 과정을 디지털 workflow로 수행 가능하다. 진단 납형 또는 임시 보철물과 주모형을 스캔하여 중첩시키는 double scanning 방법을 사용하면 환자 고유의 정보를 담은 임시 치관의 형태를 최종 보철물 제작에 효과적으로 적용할 수 있으며, 기존의 보철물 파절이나 지대치 우식으로 보철물 재제작시 임상 과정을 좀 더 간단하게 해 줄 수 있다¹⁵.

밀링 가능한 치과용 지르코니아는 우수한 생체적합성 및 높은 강도로 뛰어난 기계적 성질을 갖고 있어 보철 소재로 많이 사용되고 있다¹⁶. 지르코니아는 불투명한 광학성 특성을 가지기 때문에 심미적 영역에서 단일구조 지르코니아 사용 시, 심미성 보다는 수복물의 강도와 파절 저항성이 우선적으로 고려되는 경우 많이 사용되어 왔다. 그러나 최근에는 높은 투명도를 갖는 심미성이 개선된 지르코니아 블럭들이 상품화 되고 있어 전치부 수복 시에도 만족할 만한 결과를 보여주고 있다. 본 증례들에서는 환자의 과개 교합경향과 도재 파절에 대한 우려로 단일 구조 지르코니아를 최종 수복물로 선택하였으며 심미적으로도 만족스러운 결과를 얻었다.

Double scanning을 통한 수복물 제작시 고려해야할 한계점에는 스캔시와 이들 데이터의 중첩시에 발생 할 수 있는 오차를 들 수 있다. 구강 스캐너와 모델간의 오차에 대한 여러 연구에서 단일 크라운 혹은 4-unit 이하의 short span 브릿지는 임상적으로 허용 가능한 오차를 보이나, 곡선이나 수직적 높이 차가 있는 경우 정확성이 감소하여 full arch의 경우 conventional한 인상 채득을 추천하였다^17,18. 따라서 본 증례에서는 단일 치아 수복의 첫번째 증례의 경우, 구강 스캐너를 사용하여 임시 치관의 형태를 디지털화 하였고, 전악 수복한 두번째 증례에서는 통법의 인상 채득을 통해 모델을 제작하여 테이블 스캐너를 사용하였다. CAD 소프트웨어 상에서 모형간의 중첩시 발생 가능한 오차를 최소화하기 위해서는 신뢰할 수 있는 기준점을 정하는 것이 가장 중요한데, 단일치를 상실한 첫번째 증례에서는 잔존하는 자연치를 기준으로 중첩이 가능했지만, 소수 잔존치를 갖는 두번째 증례의 경우 임시 보철물 제작을 위하여 진단 납형을 상악 우측 견치 및 제1소구치, 상악 좌측 견치 및 구개부를 기준으로 1차 double scanning한 결과 임시 보철물 장착에 상당한 조정이 필요하였다. 최종 보철물 제작을 위하여 2차 double scanning 시에는 오차를 최소화하기 위하여 맞춤형 타이타늄 지대주 설계시 심미가 요구되지 않는 부위의 인접면과 구개측의 변연을 치은연상으로 설정하였고 해당 부위의 변연을 기준점으로 중첩하였다.

첫번째 증례의 단일 치아 임플란트 수복의 경우에는 거의 교합 조정을 할 필요가 없었지만, 두번째 증례의 경우 임시 수복물 장착시 전반적인 교합을 재구성 하였는데, 이때 압력센서를 이용하여 시간에 따른 교합력의 크기를 정량적으로 분석 가능한 T-Scan system(Tekscan II Inc., Boston, MA, USA)을 사용하였다^19,20. 교합 형성시 첫번째 증례의 경우 좌측 중절치와 동일한 전치유도를 부여하였고, 다수의 임플란트 지지 고정성 보철물을 수복한 두번째 증례의 경우 임플란트에 가해지는 측방력을 최소화하기 위해 군기능 유도로 설정하여 T-scan을 이용하여 최종 보철물 상에서 동적 교합평가를 통해 이를 확인하였다.

가상 교합기에서 더 나아가 전자 안궁 이전 장치 등이 연구되고 있지만 아직 그 자체만으로 임상적 적용에는 좀 더 많은 노력이 필요할 것으로 보인다²¹. 그 외에도 PMMA 등의 수지로 제작되는 임시 보철물과 지르코니아 최종 수복물의 서로 상이한 재료의 특성과 제작 과정상 색조 반영에의 한계로 인하여 임시 보철물에서 최종 보철의 색조를 가늠하거나 재현하는 것은 힘든 한계가 있다. 이러한 한계점들에 대해 연구와 발전이 이루어진다면 더욱 편리하고 정확하게 double scanning을 통한 최종 보철물 제작이 가능할 것으로 보이며, 이를 통하여 보철 치료 workflow의 디지털화에 좀 더 기여할 것으로 여겨진다.

Ⅳ. 결론

본 증례들에서는 상악 전치부 단일치가 상실된 환자와 심한 치조골 흡수를 보이는 다수 치아를 상실한 환자에서 임플란트 보철 수복시, 디지털 장비와 CAD/CAM 기술을 활용하여 예지성 있는 보철 수복을 하고자 하였다. 환자가 적응한 임시 보철물을 double scanning하여 최종수복물에 재현하였으며 환자의 심미적 요구와 술자가 설정한 교합 양식 등을 반영하기에 용이하였다. 또한 기공물 제작 과정의 복잡성을 줄이고, 재제작이 필요한 경우 기존과 동일한 형태의 보철물을 재현할 수 있어 더욱 예지성 있는 보철적 수복이 가능하다. 향후 투명도와 강도가 높은 지르코니아 블록이 보급되고 구강스캐너의 색조 측정 기능이 개선된다면 더욱 만족스러운 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대한다.