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Influence of Build-Plate Position and Sequential Printing on the Colour Fidelity of Vat-Photopolymerised Microhybrid Resins

본 연구는 두 가지 치과용 마이크로하이브리드 레진 워크플로우(SPC 및 ADT)가 인지 임계값보다 훨씬 낮은 편차를 보이며 높은 단기 내재적 색상 일관성을 나타내는 반면, 레진의 균질화와 빌드 플레이트 공정 제어에 대한 주의가 필요함을 강조하는 재료 특이적 공간적 및 실행 의존적 변이를 나타낸다는 것을 입증한다.

원저자: Frank Alifui-Segbaya, Muna Syafawati Binti Saruji, Joanne Choi, Andrew Cameron, Ismail Fidan

게시일 2026-08-18

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CC BY 4.0

원저자: Frank Alifui-Segbaya, Muna Syafawati Binti Saruji, Joanne Choi, Andrew Cameron, Ismail Fidan

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 완벽한 미소와 눈에 띄는 부조화 사이의 차이는 종종 단 하나의 미세한 특성, 즉 색상에서 결정됩니다. 치과의사가 부러진 치아를 교체하거나 손상된 치아를 복구해야 할 때, 목표는 주변의 자연 치아와 구별할 수 없는 보철물을 만드는 것입니다. 이를 위해서는 단순히 색상 가이드를 맞추는 것 이상의 작업이 필요합니다. 재료 자체가 기계의 중앙에서 출력되든 가장자리에서 출력되든, 그리고 제작된 배치의 첫 번째 품목이든 마지막 품목이든 상관없이 일관성을 유지해야 합니다. 수년간 치과용 재료 제조업체들은 하나의 안락한 가정에 의존해 왔습니다. 즉, 동일한 기계와 동일한 액상 레진을 사용하여 일련의 동일한 물체를 출력한다면, 모든 조각이 정확히 같은 색상으로 나올 것이라는 믿음입니다. 이 믿음은 한 번에 수백 개의 크라운을 출력할 수 있는 대량 생산의 효율성을 뒷받침합니다. 그러나 이러한 물체를 만드는 과정은 복잡합니다. 이 과정은 빛을 액상 레진에 비추어 층층이 굳히는 동시에, 액체는 끊임없이 보충되고 새로 형성된 물체는 베이스로부터 떨어져 나오는 과정을 포함합니다. 이러한 각 단계는 빛의 세기 변화, 액체의 흐름, 또는 재료의 온도 변화와 같은 미세한 변수들을 도입하며, 이론적으로는 출력물의 한 부분이 다른 부분과 약간 다르게 보이게 만들 수 있습니다.

그리피스 대학교와 오타고 대학교의 연구팀은 이러한 완벽한 균일성의 가정이 실제 세계에서도 유효한지 테스트하기 위해 나섰습니다. 그들은 자연 치아의 외관과 느낌을 모방하도록 설계된 두 가지 인기 있는 유형의 치과용 레진, 즉 하나는 세라믹 하이브리드 포뮬러 기반이고 다른 하나는 우레탄 디메타크릴레이트 시스템에 초점을 맞췄습니다. 이를 조사하기 위해 그들은 단순히 몇 개의 샘플을 출력하고 결과가 좋기를 바라는 대신, 216개의 작은 원반형 샘플을 포함하는 엄격한 실험을 설계했습니다. 이 원반들은 프린터의 빌드 플레이트 위에 정밀한 격자 형태로 배치되어, 중심부부터 모서리까지 전체 표면을 채웠습니다. 그런 다음 그들은 각 레진 유형에 대해 프린터를 세 번 연속으로 가동하며, 위치나 순서가 최종 색상에 차이를 만드는지 확인하기 위해 환경과 기계 설정을 세심하게 제어했습니다.

연구진은 표면 광택이나 질감을 무시하고 재료 고유의 색상을 포착하는 매우 민감한 장치를 사용하여 모든 원반의 색상을 측정했습니다. 그들은 각 원반을 각 프린팅 실행 직전에 설정된 특정 색상 타겟과 비교했습니다. 결과는 치과 업계에 안심을 주는 동시에, 단순한 균일성의 가정보다 더 미묘한 현실을 드러냈습니다. 두 재료 모두 매우 우수한 성능을 보였으며, 모든 원반은 인간의 눈이 동일하다고 인지할 수 있는 범위 내에 충분히 들어왔습니다. 평균적인 색상 차이는 너무 작아서 사람이 변화를 알아챌 수 있는 임계치보다 훨씬 낮았습니다. 실제로 이번 연구에서 관찰된 가장 큰 편차조차 일반적인 관찰자가 색상 차이를 느낄 수 있는 한계치의 절반 미만이었습니다. 이는 실질적인 목적으로 볼 때, 이러한 프린팅 워크플로우가 매우 신뢰할 수 있으며 일관된 결과를 생성할 수 있음을 확인해 줍니다.

하지만 연구는 과정이 완벽하게 균일하지는 않다는 것을 시사하는 미묘한 패턴을 발견했습니다. 전반적인 색상은 일관되었지만, 연구진은 두 재료가 프린터 상의 위치에 따라 다르게 반응한다는 것을 발견했습니다. 한 가지 레진은 특정 실행 중에 특히 빌드 플레이트의 특정 모서리 부분에서 색상이 예상보다 약간 더 치우치는 몇몇 고립된 지점들을 보여주었습니다. 다른 레진은 플레이트 전체에 걸쳐 훨씬 더 일관적이었으며, 매우 매끄러운 색상 분포를 보여주었습니다. 흥란하게도, 연구진은 제조 과정의 흔한 우려 사항인 프린터의 중심부가 본질적으로 가장 좋거나 나쁘다는 증거를 찾지 못했습니다. 그들이 발견한 변동은 단순한 "중심 대 가장자리"의 문제가 아니라, 특정 시점에 특정 지점에서 나타나는 국소적인 특이점이었습니다. 또한, 단일 프린팅 실행 내에서의 색상 일관성은 실행할 때마다 약간씩 변했지만, 이것이 기계가 시간이 지남에 따라 통제력을 잃고 있다는 신호는 아니었습니다. 대신, 이는 레진이 사용되고, 보충되고, 처리됨에 따라 발생하는 자연스럽고 작은 변동을 반영한 것이었습니다.

연구는 이러한 치과용 프린팅 시스템이 임상 용도로 사용하기에 충분히 견고하여 색상이 완벽한 보철물을 생산할 수 있지만, 빌드 플레이트의 모든 부분이 동일하다는 가정은 완전히 정확하지는 않다고 결론짓습니다. 이러한 변동은 치아 크라운의 최종 외관에 위험을 줄 정도는 아니지만, 제조업체와 기술자들이 주의를 기울여야 할 만큼 유의미합니다. 이 연구 결과는 최고 수준의 품질을 유지하기 위해, 특히 색상이 중요한 응용 분야에서는 레진이 어떻게 혼합되는지와 실행 사이에 기계가 어떻게 관리되는지에 주의를 기울이는 것이 중요하다는 점을 시사합니다. 이 연구는 색상 충실도가 단순히 액상 레진 자체의 속성이 아니라, 레진이 기계에 부어지는 순간부터 최종 경화 과정에 이르기까지의 전체 워크플로우의 결과임을 강조합니다. 이러한 미묘한 공간적 및 시간적 변동을 이해함으로써, 치과 전문가들은 생산 과정을 더 잘 관리하여 첫 번째 배치든 마지막 배치든 모든 보철물이 자연스러운 미소에 요구되는 엄격한 기준을 충족하도록 할 수 있습니다.

기술 요약: 빌드 플레이트 위치 및 연속 출력(Sequential Printing)이 액상 광중합형 마이크로 하이브리드 레진의 색채 충실도에 미치는 영향

문제 제기
치과용 데이타를 위한 현대적 액상 광중합(VPP) 워크플로우는 종종 색상의 균일성이 빌드 플레이트 전반에 걸쳐 공간적으로 일관되며, 생산 결과가 연속적인 출력 사이클 동안 안정적으로 유지된다는 가정하에 운영된다. 그러나 VPP의 층별 적층 특성은 광 조사량(optical irradiance)의 불균일성, 레진 보충 역학, 시간 의존적 유변학적 변화와 같은 공정 변수를 도입하여 재현성을 저해할 수 있다. 기존 연구들은 출력 방향 및 후경화가 광학적 특성에 미치는 영향을 다루어 왔으나, 빌드 플레이트의 평면적 위치와 출력 순서가 통제된 VPP 워크플로우 내에서 단기적인 고유 색채 충실도(intrinsic colour fidelity)에 영향을 미치는지에 대한 검증은 제한적이다. 이러한 불확실성은 색상에 민감한 치과용 장치가 배치(batch) 단위로 제조되는 경우가 많으며, 균일성 가정이 성립하지 않을 수 있다는 점에서 임상적으로 중요하다.

연구 방법론
본 연구는 두 가지 치과용 마이크로 하이브리드 레진 워크플로우를 평가하였다:

Saremco Print Crowntec (SPC): Bis-EMA 기반의 세라믹 하이브리드 레진.
Asiga DentaTooth (ADT): UDMA 기반의 레진 시스템.

실험 설계:

시료 생성: 총 216개의 디스크 형태 시료(직경 15mm, 두께 2.0mm)를 각 재료당 3회의 연속 출력(각 실행당 36개 샘플, 3 × 12 직사각형 그리드 방식)을 통해 제작하였다.
공정 제어: 첫 번째 실행 전 레진을 균질화하였으며, 실행 간에는 수동으로 교반하였다. 모든 빌드는 385nm UV 광원을 사용하는 DLP 프린터에서 제조사 정의 프로파일을 사용하여 진행되었다. 후처리 프로토콜은 재료별로 달랐다 (SPC는 에탄올 세척/UV 경화, ADT는 이소프로필 알코올 세척/플래시 경화).
색상 측정: 고유 색채를 평가하기 위해 Konica Minolta CM-700d 분광광도계를 사용하여 Specular Component Included (SCI) 모드로 측정하였다. 배경의 영향을 최소화하기 위해 역방향 스테이지, 공기 배면(air-backed) 구성을 사용하였다.
대상 참조 분석 (Target-Referenced Analysis): 글로벌 표준과 비교하는 기존 연구와 달리, 본 연구는 각 실행 조합별로 디스크 #1의 초기 측정을 바탕으로 고유한 대상 좌표 삼중항( $L^*, a^*, b^*$ )을 설정하였다. 색차는 이 실행별 타겟 대비 $\Delta E_{00}$ (CIEDE2000)로 정량화되었다.
통계 분석: 빌드 위치(중심부 vs 주변부)와 출력 순서의 영향을 평가하기 위해 클러스터 강건 표준 오차를 포함한 선형 혼합 효과 및 한계 모델(linear mixed-effects and marginal models)을 사용하였다. 전역적 공간 자기상관은 Moran's I를 사용하여 평가하였다.

주요 결과

전반적 편차: 두 재료 모두 낮은 고유 색차를 나타냈다. SPC의 평균 $\Delta E_{00}$ 은 $0.35 \pm 0.12$ (최대 0.73)였고, ADT는 평균 $0.23 \pm 0.10$ (최대 0.46)였다. 모든 값은 인지 가능 임계값( $PT_{50} \approx 0.8$ ) 및 허용 가능 임계값( $AT_{50} \approx 1.8$ ) 미만이었다.
공간적 패턴: 체계적인 중심-주변부 효과는 관찰되지 않았다; 중앙 영역(위치 14–23)과 주변 영역(위치 1–13, 24–36)의 분포는 실질적으로 중첩되었다. 그러나 Moran's I는 특히 SPC에서 유의미한 양의 공간 자기상관을 나타냈다. SPC는 "국소적 일탈(local excursions)"(예: Run 1의 위치 33, Run 2의 위치 24)을 보인 반면, ADT는 더 균질한 공간 프로파일을 나타냈다.
연속 출력 효과: 유의미한 재료 × 실행 상호작용이 감지되었다 ( $p = 0.0055$ $p = 0.0055$ ).
- SPC: Run 1 대비 Run 3 타겟 주변에서 완만한 편차 증가를 보였다.
- ADT: "V자형" 프로파일을 보였으며, Run 2에서 가장 낮은 편차를, Run 1과 Run 3에서 더 높은 편차를 나타냈다.
- 해석: 각 실행이 별도의 타겟 삼중항을 사용했기 때문에, 이러한 변동은 단일 표준에 대한 절대적인 시간적 색상 드리프트(drift)라기보다 서로 다른 타겟 주위의 실행 내 분산(within-run dispersion)을 의미한다.
방향성 성분: SPC의 변동은 주로 $b^*$ 축(황색-청색)과 관련되었으며, ADT는 실행에 따라 $L^*$ 및 $b^*$ 의 변화를 보였다.

핵심 기여

방법론적 엄밀성: 본 연구는 실행별 베이스라인을 사용하는 타겟 참조 접근법을 도입하여, 이를 절대적인 색상 변화와 구분되는 실행 내 공간 및 순차적 가변성을 분리해 냈다.
워크플로우 특화 통찰: 색채 충실도가 레진 화학 성분 자체보다는 전체 재료-프린터-후처리 워크플로우의 함수임을 입증하였다. SPC와 ADT의 상이한 후처리 프로토콜은 레진 화학의 효과에 대한 직접적인 상호 비교를 제한한다.
공간적 특성화: 본 연구는 단순한 중심-주변부 색상 구배(gradient) 가설에 도전하며, 재료에 따라 달라지는 복잡한 국소적 일탈 및 공간 자기상관 패턴을 밝혀냈다.
품질 관리 프레임워크: 본 연구의 결과는 VPP 제조에서 $\Delta E_{00}$ 값을 해석하기 위한 기준을 제공하며, 관찰된 변동이 임상적 실패라기보다 공정 제어 신호인 경우가 많음을 시사한다.

의의 및 주장
논문은 두 테스트 워크플로우 모두 임상 적용에 적합한 높은 단기 고유 색상 일관성을 달성하지만(모든 값이 인지 가능 임계값 미만), 완벽한 공간적 및 시간적 균일성 가정은 지지되지 않는다고 결론짓는다. 관찰된 변동은 통계적으로 감지 가능하지만, 임상적 허용 한계에 비하면 매우 작다.

저자들은 이러한 결과가 임상적 실패 해석보다는 품질 관리 해석을 뒷받로 한다고 주장한다. 본 연구는 색상에 민감한 애플리케이션을 위해 제조사가 다음 사항을 우선시해야 한다고 제안한다:

일관된 레진 균질화.
실행 간 대기 시간의 표준화.
환경 및 베이(vat) 온도 모니터링.
연속 생산 실행의 신중한 계획.

본 논문은 연구 결과가 테스트된 워크플우와 측정 구성(새로운 공기 배면 측정 설정 포함)에 특화되어 있으며, 다른 재료, 프린터 또는 확장된 생산 기간으로 일반화할 때는 주의가 필요함을 명시하고 있다. 본 연구는 정확한 인과 기전(예: 특정 조사량 구배 또는 필러 재분포율)을 식별했다고 주장하는 것이 아니라, 유변학, 열 노출 및 후처리 반응이 관찰된 패턴의 개연성 있는 기여 요인이라고 상정한다.

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