[Digital Dentistry로 간다 II] 캐드캠 디지털 바람의 중심에 서다
감<感>을 정량화<定量化>시킨 주인공 바로 ‘CAD/CAM System’
더 정밀하고 예측 가능한 진료 … 대중화 위해 오픈방식이 대세
IT를 기반으로 하는 ‘Digital Dentistry’의 발전이 예상보다 빠르고 광범위하게 치과계 진료 환경에 적용되고 있는 가운데 캐드캠을 비롯한 콘빔CT 등 디지털 기기들이 치과병원은 물론 개원가에 빠른 속도로 확산되고 있다. 때문에 보다 정밀하고 예측 가능한 치료가 가능해졌으며, 이에 대한 치과의사들의 관심도 커지고 있다.
실제로 최근 치과계에서는 캐스팅이나 프레싱 등의 전통적인 제작 방식이 아닌 기기를 이용해 제작할 수 있는 지르코니아와 티타늄 등 생체친화적인 소재가 관심을 끌고 있다.
이러한 소재들이 현재 임상에서 기계를 이용한 밀링방식으로 만족할만한 결과를 나타내고 있다. 그 중 아날로그 방식인 수공 카피 밀링이 아닌 캐드캠 시스템이 더욱 효과적이라는 사실이 입증되면서 캐드캠 시스템이 그 영역을 서서히 넓혀가고 있다.
캐드캠 이용 보철물 제작
치과진료에서 임플란트 치료가 차지하는 비중이 커지면서 임플란트 고정체 디자인의 발전과 제작방법도 기공적인 기술과 더불어 눈부신 발전을 이루어 왔다.
초기 임플란트 치료가 임플란트 고정체의 골 유착에 중점을 두었다면 최근에는 최종 임플란트 보철물의 심미적인 부분과 장기적인 기능유지 부분에 더욱 많은 중점을 두고 있다.
이와 같이 심미적이고 기능적인 임플란트 보철물을 위한 조건으로 상황에 맞는 적절한 어버트먼트의 선택이 가장 중요한 요소로 여겨져 왔다.
따라서 최근 주 재료인 금값의 상승과 캐드캠을 이용한 보철제작방법의 발전으로 새로운 형태의 환자 맞춤형 어버트먼트가 여러 업체를 통해 출시되고 있다.
이와 관련해 최근 많은 치재업체와 학회에서 캐드캠 방식으로 제작된 환자 맞춤형 커스터마이즈 어버트먼트를 사용한 임상증례 및 캐드캠을 이용한 티타늄 어버트먼트 제작 시 주의해야 할 임상적 사항들에 대한 강연이 줄을 잇고 있다.
원활한 소통 가능해
캐드캠이 주목받는 또 하나의 이유는 먼 거리에 있는 치과의사와 치과기공사 간에도 웹을 이용한 원활한 소통이 가능하기 때문이다.
치과 내 기공실이 없다면 완성된 보철물의 모양이나 디자인에 문제가 생긴 경우 적지 않은 시간과 비용의 투자가 불가피하다. 하지만 캐드캠을 이용해 제작한 보철물은 치과의사와 치과기공사가 각자 책상에서 동시 검수가 가능하다. 다시 말해 먼 거리에 있더라도 시간만 공유하면 보철물을 같이 보며 문제를 해결 할 수 있기 때문에 기존에 발생 소지가 있던 문제점들에 대한 걱정을 어느 정도 덜 수 있게 됐다.
K 원장은 “치과보철물은 대량생산이 불가능하다. 거의 모든 보철물이 개별 제작을 통해 생산되고 있는 가운데 에러가 적지 않게 발생한다. 그러나 에러를 극복하고 환자에게 잘 맞는 보철물을 만들어야 한다”며 “결국 환자에게 잘 맞는 보철물 제작에 급급한 현재의 환경에서 술자와 환자 모두 만족할 수 있는 보철을 기대하기 어렵다. 그래도 캐드캠을 통한 보철물 제작 시 중간 중간 치과의사와 치과기공사간에 커뮤니케이션이 가능하기 때문에 시간과 비용을 줄일 수 있으며, 무엇보다 환자에게 잘 맞는 보철물을 얻을 수 있다”고 말했다.
이처럼 많은 기능을 가지고 있지만 캐드캠의 대중화 속도는 그리 빠르지 않다. 그 이유는 높은 가격에 있다.
많은 치과의사들이 캐드캠 대중화의 가장 큰 걸림돌은 높은 가격에 있다고 입을 모은다. 거기에 유지와 관리 비용 또한 만만치 않기 때문에 비용 문제가 부담으로 작용하고 있다.
특히 최근 개원가 분위기가 고비용 저수가로 흐르고 있어 몸으로 느끼는 부담은 더욱 클 수밖에 없다.
L 원장은 “캐드캠이 대중화되기 위해 가장 먼저 클로즈 시스템이 아닌 오픈 시스템이 정착돼야 할 것”이라며 “내가 얻은 데이터를 어떤 소프트웨어에서도 볼 수 있고, 어떤 캠으로도 보낼 수 있는 오픈 시스템이 주를 이뤄야 할 것”이라고 말했다.
캐스팅 없이 바로 밀링
캐드캠을 사용하고 있는 많은 유저들이 현재 치과계에서 사용하는 캐드캠 시스템은 완전히 발전된 상태가 아닌, 미완성 상태 라고 말한다. 앞으로 더 발전되고 보완된 좀 더 완벽한 캐드캠 시스템이 출시될 것이라는 기대다. 때문에 흐름을 주도할 캐드캠의 변화에 관심을 가져야 한다고 입을 모으고 있다.
이미 캐드캠을 통해 일반 인상과정을 디지털 인상으로, 왁스업 과정이 컴퓨터에서 디자인으로, 캐스팅 하는 과정은 아예 없어지고 바로 밀링하는 방법으로 바뀌었지만 앞으로 캐드캠으로 인한 변화는 더욱 많을 것이라는 전망이다.
개선 및 발전 과제 남아
흔히 디지털이라고 하면 편리성이나 경제성, 그리고 안정성 등을 떠올리는 경우가 많다. 실제로 앞에서 언급한 장점들 때문에 디지털이 안착되었다고 해도 과언이 아니다. 하지만 달콤한 편리성에 안주하거나 경제성 때문에 유지하는 등 멈춰 있는 것은 금물이다. 치과 임상적 관점에서 기존 아날로그 방식과 비교해 캐드캠 시스템이 가지는 특수성과 우수성이 분명한 만큼 이를 더 개선시키고 발전시키는 것이 앞으로 풀어야 할 과제다.
[캐드캠 대가가 말하는 디지털 풍(風)] 대한디지털치의학회 우이형 회장
치과용 CAD/CAM의 과거·현재·미래
치과용 CAD/CAM 시스템은 크게 컴퓨터사의 가상 모형을 만들기 위한 scanning 단계(data acquisition 단계)와 가상 모형을 만들고, 가상 모형상에서 보철물을 디자인하는 단계(data processing 단계) 및 디자인된 파일을 컴퓨터 수치 제어 공작기계로 보내 밀링하거나 Stereolithgraphy나 3D printing 같이 재료를 첨가하여 원하는 형태를 만드는 단계(manufacturing 단계)로 구성되어 있다.
현재 scanning 단계에서는 white light나 laser를 이용하여 모형을 scan하는 술식이 가장 일반적이지만, 앞으로는 구강내에서 인상재를 사용하지 않고 직접 광학인상을 채득하여 환자의 불편감을 없애고, 인상재를 사용하여 모형을 제작하는 단계가 필요없는 시대가 표준 술식이 될 것으로 예상된다. 물론 intraoral scanner의 크기가 더 작아지고 정밀도가 더욱 개선되어야 한다는 전제조건이 있지만 지금까지의 기술 개발 속도로 비추어보면 충분히 가능할 것이라 생각된다. 가상 모형상에서 보철물을 디자인하는 CAD 단계에서는 보다 사용자에게 친숙한 인터페이스가 구현 될 것이며, electrical surveying과 같은 국소의치의 frame 디자인과 같이 보다 폭넓게 활용이 될 것이다.
또한 이렇게 구현된 design file들이 한 시스템에서만 사용되는 폐쇄형 시스템이 아닌 다른 회사의 밀링기계에서도 이용이 가능한 개방형 시스템으로 촛점이 맞추어질 것이다. 즉, 사용자의 입장에서 보면 정밀도가 우수하고 scan 속도가 우수한 scanner와 사용자의 편의성을 높힌 소프트웨어 및 가공속도와 정밀도가 우수한 공작기계를 제조회사의 구분없이 가장 우수한 조합으로 원하는 보철물을 제작할 수 있다는 것이다.
Manufacturing 단계는 크게 보통 블록으로 되어 있는 재료를 삭제하여 형태를 만드는 subtractive manufacturing 과정과 재료를 적층하여 원하는 형태로 제작하는 additive manufacturing 과정으로 구분할 수 있다. Subtractive manufacturing 과정은 보통 수치제어 공작기계를 이용하여 금속 및 도재, 레진, 왁스 등을 원하는 형태로 가공하는 과정이며, 크게 기공소 수준의 공작기계와 밀링센터 개념의 대규모의 공작기계로 구분할 수 있다. 최근에는 자동차 산업 및 항공산업계에서 사용되는 공작기계들을 제작하는 회사들이 치과계에도 관심을 가져 좀 더 정밀한 공작기계들이 나오고 있다. 1980년대에 시작된 stereolithography 또는 rapid prototyping(RP)으로 대변되는 additive manufacturing 과정은 사용하는 방식 및 재료에 따라 fused depositon modeking(FDM), Selective electron beam melting(SEBM), Laser powder forming 및 inkjet printing 등으로 구분할 수 있으며, 향후 적용 범위를 더욱 넓혀 갈 수 있을 것이다.
기술이 발전하여 현재 이 장비로 제작한 결과물의 표면조도는 만족할 만한 수준이지만, 장비의 가격이 십 억 원대를 넘어가는 고가다. 가격이 현실화가 되어 보급되기 시작한다면, 레진 프린팅 후의 광중합 과정, 매몰과정과 소환 시의 팽창, 주조 과정 중의 부피 수축에 따른 체적 부정확성을 극복하고, 디지털 방식이 가진 장점을 극대화시킬 수 있을 것이다. 층층으로 재료를 쌓아 올리기 때문에 필연적으로 생길 수밖에 없는 등고선 형태의 가공 오차들을 제거하기 위해 additive 방식으로 쌓아 올린 후 최종적으로 milling에 의해 표면을 마무리하여 정밀도를 높인 가공기계들도 개발되어 있다.
하루가 다르게 최첨단의 장비가 개발되고 있는 현재 예상해볼 수 있는 치과계의 미래는 각 치과마다 intraoral scanner를 이용하여 광학인상을 채득하거나 CT나 MRI 같은 영상 장비를 이용하여 가상모형을 만들고, 간단한 보철물은 Chairside에서 당일날 및 몇 시간 내에 제작하며, 좀더 복잡하고 심미성이 요구되는 보철물은 기공소나 디자인 센터에서 보철물을 디자인하고 밀링센터로 보내 보철물을 제작하고 최종적으로 기공소에서 마무리하는 시스템이 정착이 되지 않을까 생각해 본다.
[유저에게 듣는다] 대구미르치과 김종철 원장
"CAD/CAM 사용 올바른 데이터 입력부터"
김 원장 역시 처음 CAD/CAM sytem을 도입하면 당장이라도 rubber impression이 사라지고, 한 두 시간 후면 컴퓨터가 정밀 제어를 통해 가공한 손댈 필요 없는 멋진 보철물이 진료실에 도착하고, 소위 ‘던지면 철커덕하고 안착되는 보철물’ 제작이 가능할거란 환상을 가지고 있었다고.
하지만 “CAD/CAM system에 대한 공부와 각 제조사들의 설명을 들을수록 CAD/CAM에 공통적으로 존재하는 알파벳 ‘A?가 의미하는 본질적인 의미를 이해해야만 이 CAD/CAM system을 이해 할 수 있음을 깨달았다”면서 “?A?는 단지 ?aided?의 약자이며, 지금까지 우리가 해왔던 아날로그적인 행위들을 컴퓨터를 이용해 디자인하고 가공한다는 의미일 뿐 그 이상의 바람은 모두 CAD/CAM에 대한 환상에 가깝다”고 말했다.
하지만 “반대로 생각해보면 현재 사용되고 있는 거의 모든 종류의 스캐너의 에러범위가 10~20마이크로미터 범위 정도이며, 가공기의 에러범위도 5축 가공기의 경우 20마이크로미터 내외의 오차율을 갖는다. 두 가지의 에러율을 합해도 50마이크로미터 이하로 이는 임상적으로 허용가능한 기준에 근접하는 수치”라면서 “결국 input data가 올바르다는 전제조건 하에 검증된 소재를 사용해 CAD/CAM을 이용하면 임상적으로 허용가능한 일정한 에러율을 갖는 보철물을 언제든지 생산 할 수 있다는 놀라운 결과를 얻게 될 수 있다”고 했다.
특히 컴퓨터에 저장된 파일을 이용해 술자 자신이 생각하는 임상목적에 적합한 다양한 응용을 할 수 있는데, 예를 들어 임시치아를 만들고 싶으면 PMMA block을 사용해 최종 보철과 같은 모양의 임시치아를 만들어 경과를 관찰할 수 있으며, 캐스팅이 필요하면 왁스 블록을 사용할 수 있고, 지르코니아든 세라믹이든 메탈이든 원하는 소재를 그 특성에 맞게 언제든지 가공할 수 있다고.
김 원장은 “이런 장점을 기초로 자신의 임상 목적에 맞는 시스템을 선택해 그것을 100% 활용한다면 CAD/CAM이 임상에 주는 즐거움은 무궁무진 할 수 있다”고 말한다. 그 이유는 모든 회사에서 머신을 적극 활용 할 수 있는 다양한 소프트웨어 아이템을 개발하고 있기 때문이다.
그는 “당장 과도한 투자를 지양하면서 CAD/CAM system을 경험하고 싶다면 실력이 검증된 디자인 센터를 이용하면 된다”며 “자신의 클리닉에 작은 범위의 보철을 희망하는 보철 환자가 많다면 구강 내 스캐너를 포함한 in-office system을 검토해 보는 것이 좋을 것”이라고 권장했다.
아직 in-office system이 모든 보철을 명쾌하게 해결할 수 있는 상황은 되지 못하지만 소규모 보철 치료에 있어 one visit 보철에 준하는 보철은 충분히 가능하기 때문이다.
또한 “대형 병원의 경우 자체적으로 기공팀을 구성하여 CAD/CAM system을 설치한다면 기공료의 절약과 더불어 최첨단 병원의 이미지에 맞는 마케팅이라는 1석2조의 해택도 누릴 수 있을 것”이라고 했다.
김 원장은 “CAD/CAM을 임상에 적용하는데 있어 입력 데이터의 오류를 줄이는 것이 가장 중요하다”며 “구강 내 스캐너를 이용해 정확한 정보를 얻기 위해서는 술자의 준비과정도 스캐너의 특성에 맞게 변화해야 한다. 또 테이블 스캐너의 경우 진료실에서 impression에 대한 꼼꼼한 점검이 필요하고 기공실에서는 stone work에 충분한 자가진단이 필요할 것”이라고 말했다.
