코로나19 (COVID-19) 바이러스 이후로 개인위생과 청결에 그 어느 때보다 중요하게 여기고 있다. COVID-19 바이러스는 2019년 12월 중국 우한에서 처음 발생한 이후 전 세계적으로 확산된 새로운 유형의 호흡기 감염질환이다[1,2]. 세계보건기구(World Health Organization) 보고에 의하면 2020년 3월 11일 COVID-19에 대해 세계적 대유행(pandemic)을 선포했다[3]. COVID-19 확진 추이에 따라 개인위생과 사회적 거리 두기를 시행하였다.

치과 분야에서도 환자와 동행 보호자의 치과 진료 전 관리, 치과 방역을 위한 고려사항, 치과 의료기 및 장비, 치료 전 입 헹굼, 진료실의 난방과 환기 및 에어컨 시스템 관리 등 의료 관리 관련하여 여러 가지 대안을 제안 한 바 있다[4]. 정부수칙, 이 같은 종설을 근거로 일반인 및 환자가 스스로 할 수 있는 구강위생 방법으로 흡연, 음주, 단 음식 피하기, 칫솔질 전·후 흐르는 물에 비누로 30초 이상 손 씻기, 하루에 2번 이상(잠자기 전 필수) 칫솔질 하기, 혓바닥 깨끗이 닦기, 치약, 컵은 개인별로 사용하기, 칫솔 및 구강위생 용품은 환기가 잘 되는 곳에 보관하기, 구강 세정하기 등의 위생 규칙 등을 제시했다[5].

개인 용품 소독 시 초음파 세척기를 사용하여 세척을 진행하기도 하며, 최근에는 UV (ultraviolet)가 장착된 초음파 세척기 사용에 대해서 수요가 증가하고 있다. 치과용 초음파 세척기는 가철성 보철물, 치아 교정물, 치아 세척용 기구 등에 다양하게 사용하고 있다. 한편, 노인들의 구강건강 증진을 목표로 부분 및 전악 레진 의치의 보험 적용이 가능함으로써 가철성 보철물의 수요가 증가되고 있다[6].

이러한 수요에 따라 의치 관리의 필요성에 대해서도 관심이 높아지고 있다. 전악 레진 의치 제작은 환자 인상 채득, 납의치 제작, 매몰, 레진 주입, 연마 등 복잡한 과정을 거처 수작업으로 제작을 하며, 디지털 전악 레진 의치는 치과용 CAD/CAM (computer-aided design/computer-aided manufacturing) 시스템을 활용하여 환자 구강 스캔, 설계, 프린팅 등 간단한 공정과정을 거쳐 제작된다[7]. 치과 CAD/CAM 시스템은 밀링 가공 방식으로 레진 의치를 제작하는 방식이 있으며, 또한 적층가공 방식으로 제작하는 3D (three-dimensional) 프린팅 방식이 있다. 최근 임상 실무에서는 3D 프린팅 방식이 재료 및 제작 효율성이 높기 때문에 제작 빈도가 높아지고 있는 상황이다.

한편, 레진 의치를 세척 시 통상적으로 흐르는 물에 세척과 의치전용 세정제를 사용하여 청결을 유지하며, 또한 초음파 세척기 장비를 사용하여 미세한 이물질 세척을 하기도 한다. 초음파 세척기는 공동현상(cavitation)으로 초음파에서 발생되는 에너지로 미세기포가 생성되고 소멸되면서 큰 압력과 발열이 발생된다[7,8]. 본 연구에서 사용하는 UV형 초음파 세척기는 40~42 KHz 주파수, 초음파 출력 24 W, DC 12 V, UV-C (270~280 nm)로 구성되어 있으며, 초음파 세척기 사용 시 발생되는 발열이 레진 의치 인공치아에 미치는 변형에 대한 안정성 연구는 부족한 실정이다.

본 연구에서는 전통적인 레진 의치 인공치아와 3D 프린터로 제작한 임시 인공치아 및 의치상을 포함한 임시 인공치아를 초음파 세척 후 안정성 평가를 진행하고자 한다.

1. 시편 제작

시편 제작은 전통적인 레진 의치(양측 상악 중절치에서 제2대구치) 10개와 3D 프린터를 사용한 임시 인공치아 10개와 의치상을 포함한 임시 인공치아 10개를 제작하였다. 인공치아는 양측 상악 중절치에서 제2대구치로 설정하여 설계하였다.

2. 전통적인 레진 의치 및 인공치아 제작(complete denture)

1) 주모형 준비

상악 무치악(EDE1001; Nissin Dental Products) 경석고(Fujirock EP; GC) 모형을 준비하였다.

2) 의치상 제작 및 인공치아 배열

준비된 경석고 모형에 왁스 기초상(Hard wax; Daedong)을 제작한 다음, 전치부(264 of anterior, Biotone; Dentsply Sirona) 및 구치부(32M posterior, Gloria Naperce; Yamahachi) 인공치아를 상악법을 참고하여 배열하였다(n=10). 치아배열이 끝난 후 의치상 조각을 완료하여 납의치를 완성하였다(Fig. 1).

Figure 1. Traditional denture base resin anterior and posterior artificial teeth.

3) 왁스 제거, 레진 전입, 레진 의치상 완성

레진 전입은 가압식 방식을 사용하였다. 준비된 납의치를 상악용 매몰함에 1~3차 매몰 과정을 거쳐 매몰하였다. 매몰 1시간 경과 후 100℃에 3분 동안 담근 후 함 분리를 하여 의치상 조각을 진행하였던 왁스를 제거하였다. 열중합 레진(Vertex Rapid Simplified; Vertex-Dental)을 혼합비에 맞춰 혼합한 다음 레진을 주입 후 시합은 3회 실시하였다. 시합을 완료 후 제조사가 권장하는 온도(100℃)와 시간(20분)에 맞게 중합(Curing unit; Seki Dental)을 진행하였다. 중합을 완료 후 매몰재를 제거하고, 실험을 위하여 모형을 다듬고 연마하여 마무리하였다(Fig. 2).

Figure 2. Traditional complete denture resin completed.

3. 3D 프린터로 제작된 레진 인공치아(3D printing)

1) 주모형 준비

상악 무치악(EDE1001) 경석고(Fujirock EP) 모형을 준비하였다(n=1).

2) 스캔, 디자인, 3D printing 출력

준비된 경석고 모형에 왁스 기초상(Hard wax; Daedong)과 교합제(Hard wax; Daedong)를 제작하고, 치과용 모형 스캐너(3Shape D2000; 3Shape)를 사용하여 스캔하였다. 스캔 된 파일은 레진 인공치아를 디자인하기 위해서 3D 설계 프로그램(Dental System 2020; 3Shape)을 사용하였고, 전악 인공치아 및 의치상을 포함한 인공치아를 STL (stereolithography) 파일로 저장하였다(Fig. 3). 저장 시 인공치아 및 의치상 레진 분리형 버전과 일체형 버전으로 저장하였다.

Figure 3. Design artificial teeth and denture bases using computer-aided design software (Dental System 2020; 3Shape).

저장된 STL 파일은 광중합 수지(TeraHarz Crown & Bridge; Graphy)를 DLP (digital light processing)형 3D 프린터(T7; Veltz3D)에 적용하여 일체형 및 분리형으로 각각 10개씩 출력하였다. 출력된 의치상은 표면에 묻은 광중합 레진을 세척 알코올을 사용하여 표면을 세척하였다. 인공치아 지지대는 커팅 디스크와 덴처버를 사용하여 표면을 다듬었다(Fig. 4).

Figure 4. Production using DLP printer. (A) Artificial teeth made of DLP. (B) Denture base with artificial teeth made of DLP. DLP: digital light processing.

4. 초음파 세척

통상적인 레진 의치와 3D 프린팅으로 출력한 인공치아를 UV형 초음파 세척기(Clium Cleaner; Curaum)를 사용하여 세척을 진행하였다. 사용한 물은 증류수를 사용하였으며, 세척 시간은 제조회사의 권상 시간인 3분 동안 진행하였다(Fig. 5). 세척 시 초기 온도는 평균 22.9℃였으나 최고 온도는 24.1℃였다.

Figure 5. Cleaning using an ultrasonic cleaner teeth. (A) Traditional resin dentures. (B) Artificial teeth made of DLP. (C) Denture base with artificial teeth made of DLP. DLP: digital light processing.

5. 선형 측정

선형 측정을 위해서 선행 연구에 근거하여 계측 지점을 설정하였다[9,10]. 계측 지점은 상악 우측견치의 첨두(a), 상악 좌측견치의 첨두(b), 상악 우측 제1대구치 근심협측교두(c), 상악 좌측 제 1대구치 근심협측교두(d)로 지정하였다(Fig. 6). 측정은 세척 전·후로 측정하였으며, 측정 구간은 a~b, c~d, a~c, b~d, a~d, b~c로 디지털 캘리퍼스(CD-20AX; Mitutoyo)를 사용하여 측정(0~200 mm/0.01 mm)하였다. 각각 1회씩 측정하였으며, 측정된 데이터 값은 변형 $값\text{=}\frac{\text{B-A}}{\text{B}}\text{×100}$으로 계산하였다(A는 초음파 세척 전, B는 세척 후).

Figure 6. Linear measurement of complete denture artificial teeth. (A) TD group, (B) AD group, (C) DD group. TD: Traditional resin dentures, AD: artificial teeth made of digital light processing, DD: denture base with artificial teeth made of digital light processing.

6. 통계분석

측정된 데이터는 기술 통계로 분석을 하고, 유의성 검정은 적은 시편 수와 정규성을 만족하지 못하여 비모수 검정(Kruskal-Wallis)으로 실시(IBM SPSS Statistics ver. 22.0; IBM)하였다.

본 연구에서의 결과는 다음과 같다(Table 1, 2). Table 1에서는 세 집단 간의 전반적인 UV형 초음파 세척기 사용 전·후에 대한 변형률 값이다. TD (traditional resin dentures) 집단이 –0.04%로 가장 낮은 변형률을 보였으며, AD (artificial teeth made of DLP) 집단이 –0.09로 가장 큰 변형률을 보였다. 그러나 세 집단 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05).

Table 1 . Overall results after UV-type ultrasonic cleaning in 3 groups (n=10) (unit=%).

Group	Mean±SD	Median	95% CI		p-value
			Min	Max
TD	–0.04±0.46	–0.13	–0.16	0.07	0.272
AD	–0.09±0.40	–0.10	–0.20	–0.02
DD	–0.05±0.39	0.00	–0.15	0.05

UV: ultraviolet, TD: traditional resin dentures, AD: artificial teeth made of digital light processing, DD: denture base with artificial teeth made of digital light processing, SD: standard deviation, CI: confidence interval..

Table 2 . Results before and after UV type ultrasonic cleaner at various measurement points in three groups (n=10) (unit=%).

Measurement area	Group								p-value
	TD			AD			DD
	Mean±SD	Median		Mean±SD	Median		Mean±SD	Median
ab	–0.14±0.27	–0.14		–0.21±0.41	–0.10		0.13±0.27	0.15	0.071
cd	–0.14±0.19	–0.15		0.07±0.37	–0.10		0.03±0.16	0.00	0.245
ac	–0.23±0.32	–0.21		–0.14±0.50	–0.20		–0.15±0.54	0.05	0.563
bd	0.12±0.39	–0.08		–0.08±0.57	0.00		–0.16±0.65	–0.20	0.481
ad	0.00±0.23	0.08		–0.16±0.22	–0.10		0.02±0.19	0.00	0.214
bc	0.13±0.92	–0.12		–0.02±0.32	0.05		–0.11±0.31	0.00	0.689

UV: ultraviolet, TD: traditional resin dentures, AD: artificial teeth made of digital light processing, DD: denture base with artificial teeth made of digital light processing, SD: standard deviation..

Table 2는 집단 간 세부적인 측정 지점 결과 값이다. 측정 이후의 수축 지점을 가장 크게 보인 지점은 TD 집단의 ac (–0.23%) 측정 지점이며, 변형이 이루어지지 않은 부분은 TD 집단의 ad (0.00%)이며, 팽창 평형이 나타난 집단은 TD 집단의 bc (0.13%)와 DD (denture base with artificial teeth made of DLP) 집단의 ab (0.13%)로 보였다. 그러나 세 집단 모두 측정 부위는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05).

레진 의치 보험적용에 따른 수요가 증가함에 따라 레진 의치의 공급은 디지털 방법으로 다변화되고 있으며, COVID-19 바이러스로 레진 의치 위생 관리 방법에 대해서도 관심이 높아지고 있다. 세척에 대한 방법들이 다양하게 존재하지만, 최근 UV형 초음파 세척기를 사용한 레진 의치의 변형에 대한 연구가 미비하여 본 연구에 대한 실험은 의의가 있다고 본다.

본 연구에서 사용한 레진 의치 시편은 3D 프린팅 종류 중 광중합형 DLP 방식으로 제작하였다. 치과분야에서 주로 사용하는 광중합 수지 장비는 SLA (stereo lithography apparatus)와 DLP이다[7]. SLA 방식은 광중합 수지 수조 내에 점(point)형 레이저를 조사하는 방식이며, DLP 방식은 빔프로젝터 면(surface)형을 활용하여 넓은 면적으로 광조사를 조사하여 짧은 시간 내에 결과물을 제작한다. 임상 실무에서의 레진 의치 제작 빈도가 높은 DLP 방식인 3D 프린터를 선택하여 본 연구에 사용하였다[11,12].

선형 측정에는 2D 측정과 3D 측정이 존재한다. 2D 측정에는 보편적으로 디지털 캘리퍼스를 사용하여 선형 측정을 하며, 3D 측정은 3D 측정 전용 소프트웨어를 사용하여 두 측정 지점을 선정하여 선형 측정을 한다[9,10,13]. 또한 3D 디지털 정확성 측정에서는 레퍼런스 스캔 데이터와 실험 데이터를 중첩하여 오차 범위 측정과 색상차이지도(color difference map)를 비교 분석 하는 방법이 존재한다. 2D 선형 측정은 측정하는 술자의 판단 착오와 손 떨림의 오차가 발생할 수 있으며, 3D 선형 및 중첩 측정은 시편의 스캔 과정에서의 오차와 프로그램의 측정 오차가 발생할 수 있다[14]. 본 연구에서는 측정 오차를 보완하기 위해서 집단 간 다수의 시편을 제작하였고, 측정 지점을 표시하였으며, 한 연구자가 측정을 실시하여 신뢰성을 높이고자 노력을 하였다[10].

본 연구에서 UV형 초음파 세척 후 세 집단 중 TD 집단이 가장 낮은 변형 수치 값을 보였으며, AD 집단은 가장 큰 수축 변형을 보였다. 이러한 현상은 선행 연구에서 UV형 초음파 세척기를 사용하였을 경우 온도에 따라 수치 값이 상이한 값이 보고된 바 있다[7]. 전통적인 레진 의치와 광중합 수지를 비교한 결과 전통적인 레진 의치가 광중합 수지보다 상대적으로 낮은 수치 값을 보인 이유는 전통적인 레진 의치 경우 열가소성 의치상 레진으로 polymethylmethacrylate 소재로 사용하며, 온성 과정에서는 제조회사가 제시하는 끓는 물 100℃에서 중합하기 때문에 열에 대한 내구성이 광경화 수지보다 우수한 것으로 판단된다. Kim과 Lee [7]의 선행 연구에서 끓는 물의 온도가 높을수록 변형이 나타난 결과 값을 참고하였을 때, 본 연구에서도 광중합 수지로 제작한 AD 집단과 DD 집단은 온도에 따라 변형이 된다는 선행연구와의 연관성이 존재한다고 판단된다. 또한 AD 집단이 가장 크게 변형이 온 이유는 TD 집단과 DD 집단은 의치상이 존재하기 때문에 AD 집단보다 인공치아의 전반적으로 위치 변형을 최소화된 것으로 판단된다.

Table 2에서 측정 이후의 수축 지점을 가장 크게 보인 지점은 TD 집단의 ac (–0.23%) 측정 지점이며, 변형이 이루어지지 않은 부분은 TD 집단의 ad (0.00%)이며, 팽창 평형이 나타난 집단은 TD 집단의 bc (0.13%)와 DD 집단의 ab (0.13%)로 보였다. 한편, 세 집단 간 수축 변형을 나타난 집단은 AD 집단으로 cd 측정 부위를 제외한 수축 변형이 발생하였다. 이는 Table 1에서의 실험 결과를 판단한 것과 같이 의치상이 존재하지 않아 인공치아의 위치 변형이 발생한 것으로 생각한다.

본 연구에서의 한계점은 다음과 같다. 세 집단 간 적은 시편의 수와 2D 선형 측정만으로 일반화하기에는 한계가 있다. 또한, 수작업으로 제작하는 과정에서의 오차, 3D 프린터의 출력 과정에서의 오차, 광중합 레진의 수축 오차, 측정 시 오차 등을 고려하여 차후 연구에서는 실험 한계성을 보완하여 3D 연구가 필요한 것으로 판단된다.

본 연구에서의 결론은 다음과 같다. UV형 초음파 세척 시 전통적인 레진 의치(TD 집단)와 의치상이 존재하는 광중합 레진(DD 집단)이 안정적인 내구성을 보였으나, 인공치아만 존재하는 AD 집단은 안정적이지 못한 결과 값을 보였다. 광중합형 DLP 프린터로 제작한 인공치아를 UV형 초음파 기기로 세척 시 내구성에 대한 연구가 추가적으로 필요하다고 판단된다.

This paper was supported by Wonkwang Health Science University in 2023 (No. 2023005).

None.

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.