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Dimensional accuracy of mock-ups fabricated using conventional, additive, and subtractive manufacturing techniques: an in vitro study

이 인비트로(in vitro) 연구는 세 가지 제조 기술(전통적, 적층, 절삭) 모두 전치부 모형에 대해 유사한 선형 치수를 생성하였으나, 절삭 제조가 가장 높은 표면 간 일치 정확도를 나타낸 반면, 전통적 몰딩은 유의미하게 낮은 깊이 편차를 보였다는 것을 발견하였다.

원저자: Özgül ALVER, Ayşegül KURT, Onur Doğan DAĞ

게시일 2026-08-27

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CC BY 4.0

원저자: Özgül ALVER, Ayşegül KURT, Onur Doğan DAĞ

원본 논문은 CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. ✨ 이것은 아래 논문에 대한 AI 생성 설명입니다. 저자가 작성하거나 승인한 것이 아닙니다. 기술적 정확성을 위해서는 원본 논문을 참조하세요. 전체 면책 조항 읽기

현대 치의학의 세계에서 목표는 단순히 부서진 치아를 고치는 것을 넘어, 완전히 자연스럽게 보이고 느껴지는 미소를 만드는 것으로 옮겨갔습니다. 이를 달eric하기 위해 치과의사들은 종종 '목업(mock-up)'이라 불리는 임시 시뮬레이션에 의존합니다. 이것을 일종의 연습 단계라고 생각하십시오. 얇고 플라스틱 같은 껍질을 환자의 치아 위에 얹어, 영구적인 작업이 시작되기 전에 새로운 미소가 정확히 어떻게 보일지를 보여주는 것입니다. 이 단계는 매우 중요한데, 환자가 미래의 결과를 미리 볼 수 있게 해줄 뿐만 아니라, 치과의사가 최종 보철물을 만들기 위해 자연 치아를 얼마나 깎아내야 하는지 정확하게 계획하는 데 도움을 주기 때문입니다. 만약 목업이 너무 두꺼우면 치과의사가 건강한 치아를 너무 많이 깎아낼 수 있고, 너무 얇으면 최종 결과물이 평평해 보이거나 느낌이 이상할 수 있습니다. 수년 동안 이러한 시험용 껍질은 실리콘 몰드와 액상 레진을 사용하여 손으로 직접 만들어졌으며, 이 과정은 제작자의 숙련도에 크게 의존했습니다. 그러나 최근 기술은 이 껍질을 만드는 두 가지 새로운 방법을 도입했습니다. 하나는 3D 프린터를 사용하여 층층이 쌓아 올리는 방식이고, 다른 하나는 컴퓨터 제어 기계로 단단한 블록을 깎아내는 방식입니다. 현재 이 분야가 직면한 질문은 이러한 첨단 기술적 방법들이 전통적인 수작업 방식보다 더 정확한 가이드를 생성하느냐는 것입니다.

트라키아 대학교(Trakya University)의 연구팀은 이 질문에 답하기 위해 세 가지 서로 다른 방식으로 제작된 목업의 치수 정확도를 비교하는 연구를 수행했습니다. 연구진은 환자를 직접 대상으로 하지 않고, 심미적 베니어 치료를 계획 중인 10명의 디지털 데이터를 사용했습니다. 연구팀은 각 개인에 대해 세 가지 뚜렷한 기술을 사용하여 6개의 치아로 구성된 목업을 제작했습니다. 즉, 전통적인 핸드 몰딩 방식, 단단한 디스크에서 모양을 깎아내는 감쇄 방식(subtractive method), 그리고 프린터가 층층이 형태를 구축하는 적층 방식(additive method)입니다. 각 목업이 원래의 디지털 설계와 얼마나 잘 일치하는지 확인하기 위해, 연구진은 고정밀 산업용 스캐너로 모든 표본을 스캔했습니다. 그런 다음 물리적 객체를 완벽한 디지털 청사진과 비교하여, 표면이 얼마나 밀접하게 일치하는지 측정하고 치아의 특정 지점에서의 두께를 점검했습니다.

결과에 따르면, 목업을 만드는 방식에 따라 그 형태가 크게 달라지는 것으로 나타났습니다. 단단한 블록에서 목업을 깎아낸 기계 방식이 표면적의 거의 75%에 달하는 부분에서 디지털 설계와 일치하며 가장 정확한 결과를 보였습니다. 3D 프린팅 목업은 약 59%의 표면에서 설계를 일치시켜 2위를 차지했으며, 전통적인 핸드 몰딩 방식은 약 43%만이 일치했습니다. 기계로 깎은 그룹과 핸드 몰딩 그룹 사이의 차이는 통계적으로 유의미했는데, 이는 그 격차가 단순한 우연에 의한 것이 아님을 의미합니다. 흥ens하게도, 전체적인 표면 형태는 다양했지만, 앞니의 너비나 견치(송곳니) 사이의 거리와 같은 치아의 기본적인 측정값은 세 그룹 모두에서 놀라울 정도로 유사했습니다. 이는 모든 방식이 전반적인 크기는 제대로 맞출 수 있지만, 표면의 매끄러움과 정확한 윤곽은 사용하는 기술에 따라 크게 달라진다는 것을 시사합니다.

아마도 임상적으로 가장 중요한 발견은 목업의 두께와 관련된 것이었는데, 이는 치아를 얼마나 깎아낼지에 대한 가이드 역할을 합니다. 연구진은 각 치아의 9개 지점에서 깊이를 측정하였고, 3D 프린팅 및 기계 가공 목업은 의도한 두께에 매우 근접하며 평균 편차가 0에 가깝다는 것을 발견했습니다. 반면, 핸드 몰딩 목업은 특히 잇몸 라인에서 절단면 쪽으로 이동함에 따라 설계보다 얇아지는 일관된 경향을 보였습니다. 이러한 안쪽으로의 편차는 핸드 메이드 그룹에서 가장 두드러졌는데, 이는 레진을 몰드에 눌러 넣고 과잉 재료를 제거하는 수동 과정이 최종 형태를 수축시키는 경절이 있음을 시사합니다. 또한 연구는 치아의 형태도 중요하다는 것을 발견했습니다. 더 뾰족하고 곡선이 있는 견치는 두께에서 가장 큰 편차를 보였고, 더 평평한 중절치는 더 일관된 모습을 보였습니다.

이러한 결과는 목업이 치아를 깎아내는 정밀한 가이드 역할을 해야 하는 시술에서 디지털 방식이 일관성 측면에서 뚜가한 이점을 제공한다는 것을 시사합니다. 기계 가공 방식은 가장 높은 표면 정확도를 제공했고, 3D 프린팅 방식은 계획과 두께가 밀접하게 일치하는 중간 정도의 결과물을 제공했습니다. 전통적인 핸드 몰딩 기술은 단순한 예시용으로는 여전히 유용하지만, 엄격한 가이드로 사용될 경우 불균일한 치아 삭제를 초래할 수 있는 변동성을 유발합니다. 연구진은 본 연구가 통제된 실험실 환경에서 수행되었으므로 타액이나 체온과 같은 요소는 고려되지 않았으나, 제조 과정 자체가 최종 정확도에 주요한 요인임을 데이터가 명확히 보여준다고 언급했습니다. 가능한 한 많은 자연 치아 구조를 보존하고자 하는 치과의사들에게, 이러한 두께 오차를 최소화하는 제작 방식을 선택하는 것이 더 예측 가능하고 성공적인 결과를 얻는 열쇠가 될 수 있습니다.

기술 요약: 전통적, 적층 및 절삭 제조 기술을 이용해 제작된 모크업의 차원적 정확도

문제 제기
심미 치과 치료, 특히 최소 침습적 라미네이트 베니어 치료에서 모크업은 기능적 및 심미적 결과를 예측하는 기능과 치아 형성(preparation)의 가이드 역할을 하는 이중 목적을 수행한다. 이러한 절차의 임상적 예측 가능성은 모크업의 두께와 순면 형태(facial contour)를 포함한 차원적 정확도에 크게 의존하며, 이는 충분한 법랑질 보존과 정밀한 형성 깊이를 보장하기 위함이다. 디지털 워크플로우(적층 및 절삭 제조)가 전통적인 방식보다 재현성을 높일 수 있다고 제안되어 왔으나, 전통적 몰딩 방식 대비 3차원적 정확도에 관한 비교 증거는 여전히 제한적이다. 기존 연구들은 주로 전역적인 표면 진실성(surface trueness)이나 선형 측정에 집중해 왔으며, 서로 다른 치아 유형 및 해부학적 층위에 따른 영역별 상세한 깊이 편차 분석은 부족했다. 본 연구는 제조 기술이 참조 디지털 디자인에 대한 전치부 모크업의 3차원적 정확도에 영향을 미치는지 평가함으로써 이 간극을 메우고자 한다.

연구 방법
본 in vitro 연구는 10명의 환자로부터 얻은 디지털 스마일 디자인(DSD) 데이터( $n=10$ per group; 총 30개 시편)를 기반으로 6개 유닛의 전치부 모크업(견치-견치 범위)을 제작하는 3그룹 병행 설계를 채택하였다. 비교된 세 가지 제조 기술은 다음과 같다:

전통적 몰딩 (Conventional Molding, CM): 3D 프린팅된 참조 모델으로부터 제작된 실리콘 인덱스(polyvinylsiloxane)에 비스-아크릴 레진을 충전하여 제작하였다.
절삭 제조 (Subtractive Manufacturing, SM): 5축 드라이 밀링 유닛을 사용하여 중합 전 PMMA 디스크로부터 모크업을 밀링하였다.
적층 제조 (Additive Manufacturing, AM): 치과용 임시 레진을 사용하는 LCD 기반 3D 프린터를 사용하여 모크업을 제작한 후, 세척 및 후경화 과정을 거쳤다.

모든 시편은 산업용 광학 스캐너를 사용하여 디지털화되었으며, 참조 디지털 왁킹(digital waxing) 데이터에 중첩되었다. 정확도는 다음 세 가지 주요 지표를 통해 평가되었다:

표면 대 표면 일치도 (Surface-to-surface matching): 정의된 허용 오차 범위 내에 포함되는 순면 표면적의 백분율.
선형 측정 (Linear measurements): 중절치 폭/높이 및 견치 간 거리의 디지털 및 아날로그 절대 편차.
깊이 편차 분석 (Depth deviation analysis): 치아당 9개의 표준화된 지점(세 가지 절단-치경부 층위 $\times$ 세 가지 근원심 위치)에서 측정한 부호가 있는 깊이 편차.

통계 분석에는 one-way ANOVA, Kruskal-Wallis 검정 및 적절한 사후 검정( $\alpha = 0.05$ )이 사용되었다.

주요 결과

표면 대 표면 일치도: 그룹 간 유의미한 차이가 관찰되었다 ( $p=0.001$ ). 절삭 제조(SM) 그룹은 가장 높은 일치율( $74.54 \pm 12.26\%$ )을 보였으며, 이는 전통적 몰딩(CM) 그룹( $42.80 \pm 12.46\%$ )보다 유의하게 높았다. 적층 제조(AM) 그룹은 중간 수준의 값( $58.72 \pm 18.84\%$ )을 나타냈으며, SM 또는 CM 그룹과 유의한 차이를 보이지 않았다.
선형 측정: 세 가지 기술 간에 디지털 또는 아날로그 선형 파라미터(폭, 높이, 견치 간 거리)에 대해 통계적으로 유의한 차이가 발견되지 않았으며, 이는 모든 방법이 거시적 치수를 유사한 충실도로 재현했음을 나타낸다.
깊이 편차:
- 전체: CM 그룹은 SM( $p=0.001$ ) 및 AM( $p=0.021$ ) 그룹에 비해 유의하게 낮은(더 음수이거나 안쪽으로 치우친) 평균 깊이 편차 값을 보였다. SM 및 AM 그룹은 0에 가까운 평균 편차를 보였으며 두 그룹 간 유의한 차이는 없었다.
- 치아 유형: 깊이 편차는 치아 유형에 따라 유의하게 달랐다 ( $p=0.001$ ). 견치가 가장 높은 편차 값을 보였고, 측절치가 그 뒤를 이었으며, 중절치가 가장 낮은 편차를 보였다.
- 절단-치경부 층위: CM 그룹의 경우, 중절치와 측절치에서 층위에 따른 유의한 차이가 관찰되었으며, 치경부에서 절단부로 갈수록 점진적인 안쪽 편차가 나타났다. SM 또는 AM 그룹에서는 이러한 유의한 변화가 발견되지 않았다.
- 근원심 영역: 근원심 영역 간에는 유의한 차이가 발견되지 않았다 ( $p=0.453$ ).

핵심 기여
본 연구는 전역적인 표면 진실성을 넘어 영역별 깊이 분석을 포함하여 전치부 모크업을 위한 세 가지 뚜렷한 제조 워크플로우를 비교 평가하였다. 연구는 모든 기술이 선택된 선형 치수를 정확하게 재현할 수 있지만, 체적 및 표면 적합성 면에서는 차이가 있음을 강조한다. 특히 전통적 몰딩은 운영자 의존적이며 영역 특이적인 안쪽 편차, 특히 중절치와 측절치의 절단부 및 견치 영역에서 발생하는 경향이 있음을 식별하였다. 반면, 디지털 워크플로우(절삭 및 적층 모두)는 참조 디자인에 더 가까운 0에 가까운 깊이 편차와 더 균일한 체적 분포를 보여주었다.

의의 및 주장
저자들은 모든 방법이 선택된 선형 치수를 유사하게 재현하더라도, 제조 기술이 전치부 모크업의 3차원적 정확도에 유의한 영향을 미친다고 결론짓는다.

절삭 제조는 참조 디자인에 대해 가장 높은 표면 일치도를 보이는 기술로 확인되었다.
적층 제조는 중간 정도의 표면 일치도와 0에 가까운 평균 깊이 편차를 가진, 임상적으로 적용 가능한 대안으로 제시된다(단, 프린팅 및 후처리 파라미터가 최적화되어야 함).
전통적 몰딩은 단순하고 저렴하지만, 치아 유형 및 해부학적 층위에 따라 변하는 유의한 안쪽 체적 편차에 취약한 것으로 나타났다.

본 논문은 모크업이 최소 침습적 절차를 위한 형성 가이드로 사용될 때, 임상의가 이러한 특정 차원적 편차를 고려해야 한다고 주장한다. 연구 결과는 완전한 디지털 워크플로우가 형성 깊이 조절 및 법랑질 보존을 위해 더 우수한 신뢰성을 제공할 수 있음을 시사하며, 전통적 기술은 고유한 영역별 부정확성을 주의 깊게 고려해야 함을 보여준다. 본 연구는 in vitro 환경, 특정 장치 및 재료의 사용, 단일 운영자의 참여 등 한계점을 인정하며, 이러한 결과의 임상적 타당성을 검증하기 위해 향후 in vivo 연구가 필요함을 명시하며 신중한 태도를 유지하였다.

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