Effect of metal sleeve integration on implant placement accuracy using additively manufactured tooth-supported surgical guides: an in vitro study

치과의사가 인공 치근으로 빠진 치아를 대체해야 할 때, 그 과정은 정밀함에 의존합니다. 목표는 나사 모양의 임플란트를 환자의 교합과 완벽하게 일치하도록 턱뼈의 특정 각도와 깊이에 배치하는 것입니다. 이를 달성하기 위해 많은 외과의는 컴퓨터로 만든 디지털 계획을 사용하며, 이는 맞춤 제작된 템플릿 또는 가이드(guide)를 통해 환자의 입안으로 전달됩니다. 이 가이드는 남은 치아 위에 끼워지며, 컴퓨터가 지시하는 정확한 위치로 드릴을 안내하는 구멍들이 뚫려 있습니다. 수년 동안 이러한 가이드를 제작하는 표준적인 방법은 플라스틱 몰드를 출력하고 그 구멍 안에 작고 단단한 금속 튜브를 삽입하는 것이었습니다. 이 금속 튜브는 드릴을 위한 내구성이 있는 통로 역할을 하여, 이론적으로는 플라스틱이 마모되거나 드릴이 흔들리는 것을 방지합니다. 그러나 이러한 금속 부품을 추가하면 가이드의 가격이 비싸지고 제조가 까다로워지며, 때로는 입안의 좁은 공간에 끼우기 어려워지기도 합니다. 이는 치과계에 실질적인 질문을 던집니다. 드릴이 경로를 유지하기 위해 정말로 금속 튜브가 필요한 것인가, 아니면 전적으로 출력된 플라스틱만으로 만들어진 가이드도 똑같이 잘 작동할 수 있는가 하는 점입니다.

마드리드 유럽 대학교(Universidad Europea de Madrid)의 연구진은 통제된 실험실 환경에서 두 설계를 나란히 테스트함으로써 이 질문에 대한 답을 찾고자 했습니다. 그들은 인간 환자를 대상으로 실험하지 않았습니다. 대신, 실제 환자의 구강 스캔을 바탕으로 뒷부분에 치아가 하나 빠진 형태의 동일한 인간 상악 레진 모델 32개를 제작했습니다. 이 모델들은 모든 테스트가 정확히 동일한 해부학적 형태에서 시작되도록 보장합니다. 연구팀은 이 모델들을 두 그룹으로 나누었습니다. 첫 번째 그룹에는 특수 생체 적합성 플라스틱으로만 출력된 수술용 가이드를 사용했으며, 드릴 구멍은 프린터에 의해 직접 형성되었습니다. 두 번째 그룹에는 외형은 동일하지만 전통적인 방식대로 금속 튜브가 삽입된 가이드를 사용했습니다. 두 세트의 가이드는 모두 동일한 컴퓨터 계획으로부터 설계되었으며 동일한 고해상도 3D 프린팅 기술을 사용하여 제작되었습니다.

실험은 한 명의 외과의가 32개의 모델 모두에 치과용 임플란트를 식립하는 방식으로 진행되었습니다. 외과의는 가이드를 사용하여 드릴을 유도한 후 표준 임플란트를 삽립하는 동일한 단계를 모든 모델에 대해 똑같이 수행했습니다. 임플란트가 식립된 후, 연구진은 임플란트가 계획된 위치와 비교하여 정확히 어디에 위치했는지 확인하기 위해 모델을 다시 스캔했습니다. 연구진은 세 가지 방식으로 차이를 측정했습니다. 임플란트 상단이 계획된 지점에서 수평적으로 얼마나 떨어져 있는지, 수직적으로 얼마나 떨어져 있는지, 그리고 임플란트의 각도가 계획에서 얼마나 기울어졌는지를 측정했습니다.

결과에 따르면 금속 튜브는 정확도 면에서 측정 가능한 이점을 제공하지 않았습니다. 플라스틱으로만 제작된 가이드는 금속 슬리브가 있는 가이드와 똑같이 우수한 성능을 보였습니다. 임플란트의 수평 위치를 살펴보면, 플라스틱 전용 가이드의 중앙값 편차는 0.36mm였던 반면, 금속 슬리브 가이드는 0.28mm였습니다. 이 미세한 차이는 통계적으로 유의미하지 않았으며, 즉 우연히 발생했을 수 있음을 의미합니다. 마찬가지로 수직 위치의 경우, 플라스틱 가이드의 중앙값 편차는 0.53mm였고 금속 가이드는 0.63mm였는데, 이 차이 역시 유의미하지 않았습니다. 가장 제어하기 어려운 부분인 임플란트의 각도조차도 두 그룹 사이에 실질적인 차이가 없었습니다. 플라스틱 가이드는 계획에서 평균 8도 기울어진 반면, 금속 가이드는 10도 기울어졌으나, 연구진은 이 격차가 의미 있는 수준이 아니라고 판단했습니다.

이러한 결과는 단단한 금속 튜브가 드릴의 경로를 유지하는 유일한 방법이 아님을 시사합니다. 연구는 현대적인 3D 프린팅 기술로 제작된 잘 설계된 플라스틱 가이드가 전통적인 금속 보강 버전과 동일한 수준의 정밀도를 달 수 있음을 보여줍니다. 이것이 금속 튜브가 쓸모없다거나 앞으로 절대 필요하지 않을 것이라는 뜻은 아니지만, 이 특정 유형의 치아 지지 가이드의 경우 금속 구성 요소가 최종 결과에 유의미한 개선을 가져오지는 않는다는 것을 보여줍니다. 연구진은 두 유형의 가이드 모두 여전히 작은 오차를 가지고 있다고 언급했는데, 이는 초기 컴퓨터 스캔부터 최종 드릴링까지 여러 단계가 포함되어 각 단계마다 미세한 불확실성이 더해지기 때문에 예상되는 결과입니다. 그러나 플라스틱 가이드가 금속 가이드와 일치한다는 사실은, 엄격한 계획 및 제조 프로토콜을 따른다면 치과의사들이 금속 슬리브 없이 가이드를 사용하여 워크플로우를 단순화하고 비용을 절감할 수 있음을 시사합니다.

이 연구는 살아있는 사람의 입안이 아닌 레진 모델을 이용한 실험실 연구라는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 연구진은 타액, 골밀도, 환자의 움직임 등 실제 수술에서 발생하는 변수들을 통제했습니다. 따라서 결과가 유망하긴 하지만, 이는 테스트된 특정 조건에 국한되어 적용됩니다. 이 연구는 통제된 상황 하에서 금속 슬리브가 임플란트 식립의 정확도를 변화시키지 않는다는 점을 확인해 줍니다. 현재로서는 플라스틱 가이드와 금속 슬리브 가이드 사이의 선택은 임플란트가 얼마나 정확하게 배치되느냐는 보장된 차이보다는, 환자의 구강 내 가용 공간이나 클리닉이 사용하는 특정 장비와 같은 다른 요인에 달려 있을 수 있습니다. 이 연구는 가이드 수술의 정밀도를 위해 항상 금속이 필요하다는 오랜 가설에 대해 명확하고 데이터에 기반한 대안을 제시합니다.