치과의사와 환자 모두가 열망하는 것은 자연스러운 수복이라고 해도 과언이 아니다.
덴탈 캐드캠 시스템은 치과 보철물의 설계나 가공을 컴퓨터를 활용하고, 설계와 생산을 자동화함으로써 시간단축과 저 노동력을 구현하기 위한 총체적 기술 시스템이라고 할 수 있다.
치과용 레이저와 더불어 가장 진보된 치과용 장비로써 미래의 치과를 생각해 하는 CAD/CAM 시스템에 대해 준비했다. 편집자
CAM이라는 말은 컴퓨터에 의해 구체화되고 형상화된 모델을 이용하여 가공 및 생산에 필요한 자료를 얻어내는 기술로 그에 필요한 과정들은 NC프로그래밍에 의한 NC공작 기계를 사용하는 과정 등에 따라 보철물을 만드는 과정과 같은 가공 및 생산 분야에서 컴퓨터를 활용하는 기술을 말한다.
여러 과정을 거치는 수작업을 통한 기공으로 인한 오차와 기술력의 차이에 따른 오류를 줄이고 항상 일정한 보철의 제작이 가능하고 고강도로서 심미적인 수복이 가능한 시스템으로 빠른 전환이 시작됐다. 이것이 세계적인 추세이다.
흐름에 따른 보철재료․제작의 변화
최근까지는 자연스런 회복을 위하여 주로 사용되는 재료로는 도재를 들 수 있으나 도재로서 bridge를 제작하기에는 충분한 강도를 지니지 못하는 것을 우리는 잘 알고 있다.
한 자료에 따르면 1975년에 McLean은 도재로서 bridge 가능하기 위해서는 300MPa 이상의 굴절 강도가 필요하다고 하였으나 이런 재료는 최근에 In-Ceram이 개발되기까지는 없었다.
하지만 캐드캠의 주재료로 사용되어지는 zirconia는 고강도, 고인성, 내구성을 가지고 있어 전치부에서 구치부까지 사용이 확대되어 지고 있다. 캐드캠 시스템 또한 많은 발전을 하며, 심미성과 강도를 충족시켜주며, 보철물 제작에 있어 주류로 떠오를 정도로 앞으로의 발전가능성이 무궁무진한 시스템이다.
그러나 도재용 금속은 고온에서도 견딜 수 있는 충분한 강도를 가지기 위하여 수종의 비귀금속을 사용하게 되는데 이들이 여러 국소적 또는 전신적인 알레르기나 과민반응을 유발 할 가능성이 있기 때문에 다들 이에 관심을 가지게 되고 환자들도 따라서 생체친화성 있는 재료의 사용을 원하게 되고 있다.
가장 생체 친화성이 있는 재료는 도재이다. 그러나 지금까지 완전 도재관을 사용하기 어려웠던 점은 앞서 언급한 물성의 취약성이 문제가 되었지만 이런 물성은 최근에 알루미나 또는 zirconium의 사용으로 개선됐다.
현재 EU와 미국 치과시장은 전체 보철수요의 약 20%를 수작업이 아닌 캐드캠 장비로 제작하고 있으나, 국내에서는 캐드캠 기술로 보철물을 제작하는 비율은 아직 10% 내외로 보고 있다.
그러나 국내에서도 숙련된 치과기공사와 최신 흐름에 따르는 기공소를 중심으로 캐드캠 장비를 도입하는 사례가 꾸준히 늘고 있다.
꾸준한 발전으로 이전 문제점 해소
이전 CAD/CAM 시스템은 실제 임상에서의 적합도가 기대만큼 높지 않다는 점과 많은 임상데이터를 확보하지 못한 것이 큰 약점으로 지적돼 왔다.
주문자가 일반 보철물보다 높은 가격을 지불하고 정확한 마진과 높은 임상적 적합도를 기대했지만, 초창기 CAD/CAM의 보철물들은 이런 개원의들의 욕구를 채워주지 못했다. 특히 마진이 제대로 맞지 않을 경우에는 수정하기도 어려워, 재제작을 해야 하는 어려움도 있었다.
CAD/CAM 시스템의 핵심은 3D 스캐너와 밀링머신의 정확도다.
실제 보철물을 만드는데 바탕이 되는 데이터를 측정하는 기술과 세부적인 보철물을 깎아내는 제작기술은 불과 몇 년 사이에 비약적인 발전을 이뤄, 이미 과거에 문제가 되었던 문제들은 상당부분 해결된 상태다.
보철재료의 대안 지르코니아
완전도자기의 하나인 지르코니아는 그 뛰어난 물성 때문에 치과재료의 하나의 혁명이라고 말하기도 한다.
그 특유의 물성은 지르코니아 분자가 깨지고 있을 때 스스로 복구하는 toughening 작용 때문에 그렇다.
또한 Metal이나 In-ceram에서는 기대하기 힘들었던 치아색이 신소재인 지르코니아에 Bi(비스무트), Ce(세륨), Fe(철)과 같은 원소를 미량 혼합해 색을 표현할 수 있어 혼합배율에 따라서 다양한 색을 얻을 수 있다.
따라서 현재까지 치아색에 영향을 주었던 치아 삭제 정도, 기공사의 도재 작업 숙련도, 접착제의 종류와 관계없이 치아색을 자유로이 제어할 수 있게 됐다.
신흥대학 치기공과 신종우 교수는 “앞으로 신소재 재료인 지르코늄은 강도가 높아 기능성에 문제점을 덜 수 있으며, 훌륭한 생체친화성과 낮은 가열 전도성으로 고정 보철수복을 위한 이상적인 재료로 최적화된 심미성을 제공할 수 있다”며 앞으로의 지르코니아에 대한 전망에 대해 말했다.
CAD/CAM 시스템의 스캐닝과 가공방식
현재 CAD/CAM 시스템의 방식은 치과내 진료실과 기공실을 포함해 스캐닝부터 가공까지 하나의 시스템으로 일체화된 진료실형과 입력기를 각각의 치과에 공급하고 설계와 가공을 기공소에서 하는 시스템으로 구분되고 있다.
치과용 CAD/CAM 시스템이 적용되기 위한 첫 번째 과정은 석고모형의 정밀한 3차원 입력이다. CAD/CAM 시스템에 스캐닝은 보철물 제작시 impression이 중요한 만큼 제품 성능의 지대한 영향을 미친다
이 정도면 다양한 치아삭제 형태를 수치화 하는 것이 가능하다. 즉 현미경으로 석고모형을 관찰하는 것과 같은 표면 재현성이 있다.
접촉식과 비접촉식에는 각기 장단점이 있으며, 각 회사들은 장점만을 따와 각기의 기술로 스캐닝 기술을 선보이고 있다.
그러나 최근 나온 제품들은 지르코늄의 순도를 높임으로써 소결 후 수축에 대한 예측 정확도를 높여, 임상 적합도를 향상시켰을 뿐만 아니라, 제작시간의 단축, 고강도 재료의 개발 등으로 경제성도 높아졌다. 또 제작 시간도 빨라져 초창기 제품의 2배 이상의 처리속도를 보이는데, 프로그램 조작에 대한 숙련도만 높아지면, 하루에 30개 이상의 보철물도 처리할 수 있을 정도다.
CAD/CAM 시스템의 보철물 적용
치과용 보철물의 제작은 자연치아의 고유한 형태로 정확히 재현해야 한다. 그러나 강도가 높은 지르코니아를 이용해 사람이 보철물을 수작업상에 여러 가지 문제가 따른다.
높은 용융점 및 소결수축 때문에 정확한 형태의 직접적인 부여가 매우 어려우며, 일반적으로 비용과 시간이 많이 소요되고 가공에 따른 결함을 피하기 어렵다.
더욱이 치과용 세라믹스의 보철물 품질은 가공 및 제작과정에서 발생한 결합에 의해 크게 영향을 받는다. 따라서 보철물 제작에 CAM 적용 즉, 정교한 밀링이 점점 요구되고 있다.
심미 보철물 제작에 CAD/CAM을 적용하기 위해서는 첫째, 치아석고모형의 3D 형상 데이터를 획득하고, 둘째, 치아석고모형의 3D 형상 데이터를 바탕으로 손상된 치아를 설계한다. 이때 Margin 설정과 재료의 특성에 적합한 core의 두께를 인접치 및 대합치를 고려해야 한다.
셋째, 설계된 3D 형상데이터를 NC code로 변환한 후 NC machine에서 가공한다. 결국, 3D 형상정보를 얻기 위한 scanner, 보철물 설계에 필요한 CAD software, 가공에 필요한 설비 등의 기술, 보철물 재료의 우수한 밀링 가공성이 요구되고 있으며, 절삭성을 고려한 치과용 보철물 재료의 연구가 함께 뒷받침 되어야 한다.
기공소 경쟁 CAD/CAM 필수
현재 국내에서 시판되고 있는 제품으로는 치과용 제품과 기공소용 제품으로 나뉠 수 있다.
국내 CAD/CAM의 역사는 약 8년 정도로 보면 된다. 2000년대부터 해외를 통해 국내에 CAD/CAM에 대한 정보들이 들어오기 시작했고, 일부 제품은 국내에 소개됐다.
하지만 현재 1억 미만의 상대적으로 저렴한 가격이 등장하고 있고, 치과기공소 뿐만 아니라 각 회사별 제품별로 밀링 센터를 별도로 운영해 장비구입 없이 스캐닝 장비만으로 제작이 가능하다.
때문에 시장 관계자들은 하나같이 “치과에서 보내지는 원천 데이터인 프랩만 제대로 이뤄지면, 임상적으로 문제될 것은 전혀 없다”며, “임상에 CAD/CAM 시스템을 적극적으로 활용할 수 있는 시점”이라고 업체 관계자들은 말하고 있다.
현재 국내에 시판되고 있는 Dental CAD/CAM 시스템으로는 (주)신흥에서 수입·판매하는 Procera, 한국3M(주) 치과사업부에서 판매하는 LaVa CAD/CAM System, 오스템임플란트(주)에서 수입·판매하는 Everest, 바텍, 하이덴탈코리아의 Zirkonzahn【5-Tech】, 신구덴탈의 KATANA 등이 대표적인 제품이라 할 수 있다.
가격대는 8천만원대부터 2억원대까지 다양하며, 비싼 가격이지만 기공소의 경쟁에 따른 심리적 구매가 많이 이뤄지고 있는 상태이다. 때문인지 아직 국내시장에는 활성화 되지 않았지만 머지않아 기공소의 필수 아이템으로 자리 잡을 것이라고 업체 관계자들은 말하고 있다.
앞으로의 CAD/CAM System의 전망
치과 보철물 제작에 있어 CAD/CAM 시스템 적용이 활성화 되면, 미래의 노령인구에 따른 치기공사의 인력부족현상, 보철물 제작시 발생하는 유해물질로부터 자유로워 질 수 있고, 대량생산 및 높은 풀질을 보장 받을 수 있다는 것이 전문가의 견해이다.
그러기 위해서는 CAD/CAM 시스템이 국내 치과계에 빠르게 보급되기 위해서는 가격의 인하가 필요하다. 일반적으로 국산제품의 경우 가격이 1억원 내외에서, 수입제품의 경우 2억원 넘는 가격이 형성되고 있는 시점에서 이러한 가격은 치과의원과 치과 기공소 등 감각삼각 고려한다 하더라도 비싼 비용이다.
일단 먼저 확실한 임상적용데이터 확보로, 개원가에 확실한 필요한 시스템이 되어야 한다는 인식이 필요할 것이다.
현재 치과내 마케팅으로 인한 시스템 구입보다는 밀링센터 혹은 제품소유 기공소에 의뢰하는 경우가 많다. 경제적인 측면에서는 치과에서 유리하나, 개원가에선 이미 1 day 보철물에 이어, 1 hour 보철물을 표방하려는 노력들이 늘어나고 있어, CAD/CAM 시스템과 같은 첨단장비의 필요성이 늘어나고 추세이다. 그래서 CAD/CAM 시스템의 앞으로의 시장성은 밝아 보인다.
또한 세계적으로 큰 치과계업체가 CAD/CAM에 대한 연구와 개발에 박차를 가하고 있어 그 결과 머지않아 저가 보급형으로 시스템 등장으로 많은 개원가와 기공소에 보급할 날이 가까워 보인다.
내면과 접합성 등 보철물은 기계에 맡기고 사람은 보다 더 창조적인 진료에 중심을 둘 필요가 있다.
한 개원의는 보철물의 완성도는 CAD/CAM보다는 사람의 수작업이 아직 우수하다고 말하고 있다. 하지만 인간의 손으로만 제작이 가능하다고 여겨졌던 보철물의 제작도 이젠 기계가 그 역할을 대신할 수 있게 된 만큼 시대가 발전할수록 보철물의 디테일과 품질의 격차는 좁혀질 것이라고 예상하고 있다.
보철치료에 주 관심 분야인 심미보철의 all ceramic은 앞으로 수작업 공정보다는 CAD/CAM을 이용한 기계가공으로 해결하는 것이 효율적이고 정밀하다고 전망하고 있으며, Dental CAD/CAM 시스템의 발전으로 인한 미래의 치과시스템을 생각해 본다.
장동일 기자(덴탈타임즈)
