3D프린터가 다양한 산업분야에서 광범위하게 활용되면서 해당 분야에서는 새로운 변화의 바람이 거세게 불고 있다. 치의학 분야도 예외는 아니어서, 최근엔 3D프린터를 중심으로 디지털 기반의 다양한 임상 사례가 속속 발표되며, 새 시대의 도래를 본격 예고하고 있다. 이에 본지는 3D프린터에 대한 해박한 지식과 풍부한 경험은 물론, 이를 활용한 많은 임상경험을 가진 이도연 원장(닥터플란트치과)을 통해 3D프린터를 활용한 임상증례를 3회에 걸쳐 연재한다.

원내 3D프린팅 중 가장 사용빈도가 높은 분야는 서지컬 가이드 제작이라고 생각합니다. 임플란트 회사나 기공소에 서지컬 가이드 제작을 의뢰하지 않고 직접 치과에서 서지컬 가이드 디자인
과 출력을 하면 제작기간을 크게 단축시킬 수 있습니다. 또한 치과의사가 임플란트 보철물을 미리 디지털 왁스업하여 수술 계획을 할 수 있어 Restoration-Driven Implant Surgery를 직접 할 수 있다는 장점이 있습니다. 대부분의 서지컬 가이드 레진은 투명한 색으로 자외선 투과성이 상대적으로 다른 종류의 레진에 비해 좋기 때문에 출력 실패가 거의 일어나지 않고 누구나 쉽게 출력이 가능합니다. 원내에서 서지컬 가이드 3D프린팅을 하려면 다음과 같은 장비를 준비해야 합니다.

1. CBCT
2. 구강스캐너 혹은 모델스캐너
3. 서지컬 가이드 소프트웨어
4. 3D프린터
5. 세척기 및 후경화기

하악 좌측 제2대구치 치관파절 후 치근잔존부위와 우측 제2대구치 상실 부위에 flapless로 서지컬 가이드를 이용하여 임플란트를 식립한 증례입니다.(그림1) 상악 양측 제2소구치, 제1대구치, 제2대구치는 치주질환으로 인한 치조골 상실로 동요도와 동통 호소로 하악 임플란트 수술 후 해당 치아를 발거하고, 지난호 강좌에서 소개해드린 방법을 통해 임시 의치를 3D프린팅하여 제작하였습니다.(그림2, 그림3)

수술 3일전 환자가 내원하여 상·하악과 교합관계를 구강스캐너(Trios3, 3Shape)를 이용하여 스캔하고 CT 촬영을 하였습니다.(그림4) 서지컬 가이드 소프트웨어(Implant Studio, 3shape)에서 상악은 디자인된 임시의치 파일을 불러오고 하악은 스캔한 파일, 그리고 CT파일을 불러옵니다.(그림5, 그림6)

하악 우측 제2대구치 잔존 치근을 가상 발치합니다.(그림7) 미리 디자인한 상악 임시의치 구치부의 교합관계를 고려하여 이상적인 임플란트 보철물의 위치를 계획합니다.(그림8, 그림9)

CT와 하악 구강 스캔 파일 중첩 시에는 우측 컬러맵을 +0.1~-0.1 범위로 설정하고 마우스를 치아에 위치시켜 오차가 없는 것을 확인하고 진행합니다. 자동 정렬 기능이 실행되어도 항상 수동
정렬을 이용하여 모든 치아에서 중첩이 잘 되었는지 확인하는 과정이 필요합니다.(그림10) CT를 단면을 관찰하면서 하치조신경을 표시합니다.(그림11)

픽스쳐 직경과 길이를 선택하면 미리 계획된 임플란트 보철물의 방향으로 픽스쳐의 위치가 자동으로 결정됩니다. 다시 수동 조작으로 원하는 각도와 깊이로 픽스쳐를 이동시킵니다.(그림 12, 그림 13) 골밀도를 관찰할 수 있는 기능을 이용하면, 37번은 D3, 47번은 D2 bone인 것을 확인합니다. 골밀도를 미리 확인하면 드릴링 시퀀스를 계획하는데 도움이 됩니다.(그림 14)

이렇게 양측으로 되어 있는 경우는 구강스캔 오차와 3D프린팅의 오차를 최소화하기 위해 두 개의 서지컬 가이드로 분리하여 제작하였습니다.(그림15) 임플란트 가이드는 파절방지를 위해 최소 두께 2㎜이상을 추천하며, 사용하는 3D프린터에 맞는 설정값이 필요합니다. 설정값은 가이드 드릴과 슬리브 사이의 공차(넌슬리브형 가이드), 혹은 메탈슬리브와 슬리브 사이의 공차(슬리브형 가이드), 그리고 가이드와 치아 사이의 공차를 조절하면 됩니다.
수술 중 가이드가 분리되거나 움직이면 안 되므로 적절한 유지력을 얻는 것이 중요하고, 가이드 드릴과 슬리브 내부 공차는 살짝 저항감 있게 삽입되어야 드릴링 시 동요를 최소화시킬 수 있습니다.(그림16)

골밀도가 높은 하악 최후방 부위 가이드 수술 시에는 장착된 가이드로 인해 주수가 방해되어 발열로 골 괴사가 일어나 임플란트 실패가 일어나는 경우가 간혹 발생하므로 가이드 슬리브를 짧게하여 슬리브 하부와 가이드 사이의 주수 공간을 만듭니다.

단, 슬리브 길이를 너무 짧게 하는 경우 가이드 드릴링 오차가 생기는 경우가 있으므로 최소 5㎜ 길이는 확보합니다.(그림17)
파절이 예상되는 부위에 지지 바를 위치시키고 바 뒷면에 임플란트 직경과 길이 정보를 기입합니다. 적합을 위해 교합면 부위에 창을 만들어 두면 가이드 적합 시 끝까지 가이드가 위치되었는지 확인이 가능합니다. 환자의 이름은 가이드 외면에 기입합니다.(그림 18)

프린터 슬라이싱 소프트웨어로 디자인된 가이드 STL 파일을 불러와 배치합니다. 배치 시에는 가이드 홀이 바닥에 가능한 평행하도록 합니다. 대부분의 광경화 레진을 사용하는 치과용 3D프린터는 거꾸로 매달려 출력 되는 down-top 방식의 프린터이기 때문에 서포트를 달아주어야 합니다. 가이드 홀 슬리브 윗면에 서포트가 부족한 경우 서포트를 수동으로 추가하여 출력 시 슬리브의 뭉개짐을 방지합니다.(그림19, 그림20)

‘Vericom SG Superspeed’를 선택 후 프린팅 시작을 누르면 3D프린터(CMC 3D프린터, 캐마클)로 서포트가 달린 파일이 자동으로 슬라이싱 되어 단면이 압축된 파일이 프린터로 전송되어 출력이 시작됩니다.(그림21, 그림22) 출력은 24분 후에 완료되었고(그림23) 출력된 가이드는 99% 이소프로필 알코올(IPA)로 5분간 세척하여 표면에 남아있는 모노머를 제거하고 건조시킵니다.(그림24, 그림25) 후경화기(CMC큐브, 캐마클)로 1분간 완전 경화를 시킨 후 포장하여 오토클레이브로 고온 멸균시킵니다.(그림26)

베리콤 서지컬 가이드 레진(MAZIC D SG)은 3D프린팅 출력 후에는 연노란색, 후경화 후에는 주황색 그리고 고온 멸균 후에는 투명색으로 색이 변합니다. 어느 단계까지 진행되었는지 색변화를 통해 직관적으로 판단할 수 있습니다.(그림 27)

임플란트 가이드 키트로 회사 매뉴얼대로 펀치 드릴링, 이니셜 드릴링, 그리고 순차적 드릴링을 한 후 픽스쳐(메디메카 HS SLA, 5.0×10㎜)를 식립하였고 힐링캡을 체결하였습니다.(그림28, 그림29)

수술 후 바로 C T 촬영을 하였고, 계획했던 픽스쳐 위치와 실제 식립된 위치가 차이가 적음을 확인할 수 있었습니다.(그림30, 그림31)