국소의치의 장기간 유지 측면에서 유지암, 보상암, 교합면 레스트의 파절은 흔하게 나타나는 문제이다. 기존의 국소의치 수리과정에서는 의치의 구성성분이 파절되면, 구내에서 의치의 pick-up 인상을 채득하여 의치를 포함한 석고 모형을 제작한다. 이후 기공실에서 파절된 부분을 패턴 레진이나 왁스를 이용하여 다시 형성해주고, 매몰, 주조, 납땜 과정을 통해 의치에 연결하였다.1 이러한 전통적 수리 방법을 위해 환자는 의치 없이 시간을 보내야하는 불편함을 감수해야 했으며, 복잡한 수리 과정에서의 오차는 치과의사나 기공사의 기술적 숙련도에 민감한 영향을 받았다.

최근 치과영역에서 디지털 기술이 발전함에 따라 DMLS (Direct Metal Laser Sintering) 기법을 사용하여 금속구조물의 제작이 가능하게 되었다. DMLS 방식은 컴퓨터 설계 디자인에 따라 가공된 금속 분말을 선택적으로 레이저 소결하여 금속 보철물을 제작하는 방식이다. 인상채득 과정은 구강스캔으로, 납형(wax patern)은 CAD 프로그램 상에서 디자인할 수 있게 되었고, 그런 다음 설계된 STL (standard template library) 파일을 DMLS 장치로 보내 국소의치의 최종 구성 요소를 제작하는 것이 가능해졌다.2

본 증례에서는 레스트와 부연결장치가 파절된 상악 무치악, 하악 Kennedy Class I 부분 무치악 환자에서 디지털 방식의 CAD 소프트웨어를 통해 금속구조물을 디자인하고, 디자인한 금속구조물을 3D 프린팅 후 이를 용접하는 기법을 선택하여 의치를 수리하였고, 기능적, 심미적으로 만족스러운 결과를 얻어 이에 대해 보고하고자 한다.

본 증례의 63세 여성 환자는 하악 Kennedy Class I 부분 무치악으로 양측의 제2소구치, 제 1, 2 대구치 결손부를 수복하기 위해 국소의치를 제작하였다. 1년 후 환자는 좌측의 근심 레스트와 견치연장 형태의 간접유지장치를 주연결장치에 연결하는 부연결장치가 파절되어 내원하였다. 환자는 한동안 의치를 새로 제작할 여유가 없어 의치 수리를 원하였으며, 파절 부위를 제외하고 의치의 상태는 양호하였다.

첫 내원일에 우선 의치를 환자의 구강에 시적한 상태에서 파절부위에 금속구조물을 위한 충분한 공간이 있는지 확인하였다. 공간이 불충분한 경우에는 지대치나 보철물의 외형 수정이 필요하나, 환자의 경우 충분한 공간이 있었다. 공간과 적합성을 확인한 후 광중합 복합 레진을 이용하여 국소의치를 구강 내에 고정시켰다. 국소의치 장착상태에서 구강 스캐너(Trios®, 3Shape, Copenhagen, Denmark)를 사용하여 상·하악 인상을 채득하였다. 파절된 교합면 레스트, 간접유지장치의 설면 레스트와 부연결 장치 부위는 CAD 소프트웨어(Modelier®, Zirkonzahn, South Tyrol, Italy)를 이용하여 설계하였다. CAD 소프트웨어를 이용한 디자인은 구성요소의 적절한 두께를 확인하여 제작 가능하다는 장점이 있다. 환자의 국소의치에서 파절된 부위는 부연결장치와 주연결 장치의 결합부위로 지대치에 기능압이 가해지거나 후방연장 의치상이 조직부로부터 이탈력이 발생할 때 지대치와 의치간 기능압 전달에 중요한 부분이다. 이를 위해 부연결장치는 불쾌감을 주지 않는 범위에서 충분한 두께로 견고해야 한다. 그러나 환자의 국소의치 파절면을 살펴볼 때 연결부에서 인접부에 비해 얇은 두께를 지녔을 것으로 보이며, 이 부위에서 의치 기능 시 응력이 집중되어 파절되었을 가능성이 높다고 판단되었다. 따라서 본 증례에서 교합면 레스트는 교합관계를 고려하여 설계하였고, 부연결장치는 10 gauge의 균일한 두께로 설계하였다. 부연결장치와 주연결장치의 연결부위는 넓은 부위에서 접촉하며 부드럽게 이행되도록 하였고, 주연결장치의 강도 저하를 방지하기 위해 주연결장치에 홈(notch)은 형성하지 않았다 (Fig. 1). 완성된 디자인은 STL 파일 형태로 저장되었고, DMLS 장치에서 3D 프린팅 되었다.

Fig. 1
(A) Intraoral (occlusal) view of the patient. The left minor connector that connects the mesial rest and indirect retainer to major connector is broken (B, C), Images captured by the intraoral scanner (Trios®), (D, E, F) Screen captures of the occlusal rest and minor connector designed using CAD software (Modelier®).

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환자의 두번째 내원일에, 국소의치와 3D 프린팅으로 제작한 레스트와 부연결장치 부위를 구강 내 시적 후 연결부위가 밀착된 상태에서 패턴 레진(Pattern Resin, GC corporation, Tokyo, Japan)을 사용하여 주연결장치에 단단히 고정하였다 (Fig. 2). 이후 알지네이트를 이용하여 pick-up 인상을 채득하고 석고모형을 제작하였다. 석고모형은 레이저 용접을 위한 열과 압력에 견딜 수 있도록 초경석고를 사용했다. 왁스를 이용하여 여분의 부위에 대한 고정을 확실히 한 후에 레이저 용접(laser welding)을 수행하였다 (Fig. 3). 용접 부위를 연마 후 환자 구강 내에서 적합도와 교합을 확인하였다 (Fig. 4). 각각 1개월, 6개월 후 정기검진에서도 의치의 적합도는 임상적으로 만족스럽게 유지되었다.

Fig. 2
(A, D) Printed occlusal rests and minor connector using DMLS, (B, C, E) Intraoral evaluation of occlusal rests and the minor connector, (F) The RPD fixed with acrylic resin (pattern resin) in the condition that the rests were fitted with the rest seats.

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Fig. 3
(A) Pick-up impression using alginate, (B-E) Stone model including RPD and printed occlusal rests and the minor connector, (F, G) The Welded area of the repaired RPD.

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Fig. 4
(A–D) Repaired RPD in situ.

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평균 기대 수명이 연장됨에 따라 국소의치 수복 환자는 장기 간의 의치 유지관리 기간이 필요하다. 길어진 유지기간 동안 국소의치 구성 성분의 파절 가능성은 증가할 수 있으며, 이 중 유지암, 보상암, 교합면 레스트의 파절은 흔하게 나타나는 문제 중 하나이다. 이 경우 의치의 재제작이 최선의 치료 방법일 수 있으나 전신질환, 경제적 문제 등으로 인해 불가능 할 수 있다. 이러한 경우에는 의치의 수리가 임시적 혹은 최종적인 치료 목표가 되어야 한다.

기존의 국소의치 수리과정에서는 의치의 구성성분이 파절되면, 구내에서 의치의 pick-up 인상을 채득하여 의치를 포함한 석고 모형을 제작한 후 기공실에서 파절된 부분을 패턴 레진이나 왁스를 이용하여 다시 형성해주고, 매몰, 주조, 납착 과정을 통해 의치에 연결하였다.1, 3 이러한 전통적 수리 방법은 치과의사나 기공사의 기술적 숙련도에 민감하며, 환자는 의치 수리하는 기간 동안 의치를 장착할 수 없다는 단점이 있다.

최근 디지털 기술이 발전함에 따라 치과영역에서도 보철물의 제작방식에 변화가 나타나고 있다. 인레이, 전장관 등 많은 고정성 보철물에서 CAD/CAM과 3D 프린팅 기술을 통한 제작이 보편화되고 있으며, 구강 스캐너를 통한 디지털 인상 채득 기술이 발전하면서 보철물 제작의 전 과정을 디지털로 진행하는 디지털 흐름(digital workflow)이 생겨났고, 점차 임플란트와 가철성 보철물 제작 영역으로 확대되고 있다.4, 5

DMLS는 적층 가공(additive manufacturing) 형태인 3D 프린팅의 한가지 방식으로, 레이저 기반의 쾌속 조형술(rapid prototyping)에 속한다. DMLS 기술을 이용하면 컴퓨터 디자인에 따라 20 – 60 µm의 얇은 층으로 코발트, 크롬 등의 가공된 미세한 금속 합금의 가루를 쌓고, 레이저의 높은 에너지(200 W)를 이용하여 소결하는 과정을 반복하여 최종적으로 입체적인 금속구조물을 형성할 수 있다.6 2006년 CAD와 쾌속 조형술을 통한 국소의치의 제작 방식이 처음 소개되었고,7, 8 이후 이루어진 많은 연구에서 DMLS에 의해 제작된 금속이 기존의 주조 방식에 의해 제작된 금속보다 적은 부피, 높은 강도와 부식 저항성 등 더 균일한 미세 구조와 개선된 물성을 지닌다고 보고하고 있다.9, 10, 11, 12

또한 DMLS 방식을 사용하면 기존의 수리 과정과 비교하여 인상 채득 과정은 구강스캔으로, 납형 제작은 CAD 소프트웨어를 사용하여 디자인 하는 방식으로 대체할 수 있다. 그런 다음 설계된 STL 파일을 DMLS 장치로 보내 국소의치의 최종 구성 요소를 제작함으로서 매몰, 소환, 주조 과정을 대신한다.

파절편 재제작 후에는 기존 국소의치에 연결하는 과정이 필요하다. 분리된 두 금속편을 연결하는 방법에는 납착(soldering)과 용접(welding)의 방법이 있다. 납착법은 두 금속의 분리된 간격에 용융점이 더 낮은 이종 금속을 가열하여 흘러 들어가게 함으로서 연결하는 방법이다. 이 방법은 토치나 전기자극을 용융을 위한 열원으로 사용하기 때문에 이로 인한 모금속의 입자크기 변화와 강도 저하를 야기할 우려가 있다. 용접법은 레이저의 높은 에너지를 이용하여 금속을 국소화된 부위에서 액화시킴으로서 매개 금속의 유무에 상관 없이 계면에서 융합과 재결정을 통해 연결하는 방법이다. 이 방법은 금속의 변형과 강도 저하를 최소화시킬 수 있고, 작업 시간이 짧고, 레이저 적용이 용이하며, 부식의 위험이 적다는 장점이 있다.13

본 증례에서는 교합면 레스트와 부연결장치가 파절된 하악 국소의치를 디지털 방식의 CAD 소프트웨어를 통해 금속구조물을 디자인하고, 디자인한 금속구조물을 3D 프린팅 후 이를 용접하는 기법을 통해 의치를 수리하였다. 파절된 의치를 기공실로 보내지 않고 진료실에서 직접 의치를 수리하는 방법도 있으나, 이는 제한적이고 정확한 적합을 얻기 어렵다. 또한 수리를 위한 pick-up 인상을 채득하는 과정에서, 의치는 종종 가해진 압력에 의해 변위 될 수 있다. 그러나 구강 스캔을 이용하면 압력을 가하지 않고 정확하게 인상을 채득하는 것이 가능하고, CAD 소프트웨어를 사용하면 균일하고 적절한 두께를 설계 할 수도 있다. 그리고 무엇보다도 환자는 수복 절차 중에 의치를 계속 사용할 수 있다는 이점이 있다.

본 증례에서는 DMLS 기술과 레이저 용접 기술을 이용하여 국소의치를 수리하였으며, 술자와 환자 모두에 기능적, 심미적으로 만족스러운 결과를 보였다. 또한 DMLS와 레이저 용접을 이용한 의치의 수리 방식은 치과의사와 기공사의 기술적 숙련도에 민감한 인상 채득, 납형 형성과 주조 과정을 CAD/CAM과 3D 프린팅으로 대체하여, 빠르고 정확한 수리가 가능했으며, 무엇보다 레이저 용접하는 시간을 제외하고는 환자가 국소의치를 장착하지 못하는 기간이 없어 환자의 만족감이 매우 높았다.