치과 치료에서 환자의 구강 내 조직을 복제한 치과용 모형을 제작하는 것은 중요한 진료 과정이다. 환자의 구강 내에서 치과 기공물이나 장치를 직접 제작할 수 없기 때문에 환자의 치아 및 주위조직을 정확히 재현하는 치과용 모형이 필요하게 된다.1치과용 모형을 제작하기 위해서는 구강 내 조직의 음형을 채득하는 과정인 인상 채득 과정이 필요하다. 그리고 채득된 인상체에 치과용 석고를 주입함으로써 치과용 모형을 제작할 수 있다.2인상 채득에 사용되는 치과용 인상재는 하이드로콜로이드, 폴리설파이드, 축중합형 실리콘, 폴리이써, 부가중합형 실리콘이 주로 사용되고 있으며, 치과의사는 인상재의 조작 용이성, 경제성, 선호도, 진료의 목적에 따라 사용하는 인상재를 선택하게 된다.3비가역성 하이드로콜로이드인 알지네이트는 경화시간이 빠르고 가격이 저렴하며, 취급과 조작이 용이한 장점이 있어 예비 인상, 진단 모형이나 대합치 모형을 제작하기 위한 인상재로서 임상에서 가장 많이 사용되는 인상재이다.4

알지네이트 인상재는 용해성 알긴산 나트륨염이 황산칼슘 이수염과 반응하여 불용성의 침전반응으로 겔(gel)화가 진행된다. 알지네이트 분말과 물을 혼합하면 수 분 이내에 비가역적인 겔의 형태가 되고, 생성된 하이드로콜로이드 겔은 치과용 인상재로 사용할 만한 충분한 강도와 탄성변형을 갖는다. 하이드로콜로이드 겔의 약 85%가 수분이기 때문에 겔의 수분함량이 인상재의 크기 안정성에 크게 영향을 미친다.5공기에 노출된 인상체의 표면에서 수분이 소실되어 수축하는 이액현상이나, 물과 접촉한 상태에서 수분을 추가로 흡수하여 팽창되는 팽윤현상이 발생할 수 있기 때문에 정확하게 채득된 인상체라 할지라도 부적절하게 보관하거나 석고를 주입하는 시간이 지체된다면 변형이 발생한다.6

알지네이트 재료의 특성상 보관 조건과 석고 주입시간에 따라 인상체의 크기 변화가 다른 인상재에 비하여 크게 나타나기 때문에, 크기 변화에 따른 모형의 정확도에 대한 연구가 많이 진행되어 왔다. 과거의 연구에서 Rudd 등7은 하이드로콜로이드 인상재는 적절한 보관 방법이 없기 때문에 인상 채득하여 즉시 모형을 제작하도록 하였고, Eissmann 등8은 즉시 모형을 제작하지 못하는 경우에는 최대 30분까지는 항습조에 보관할 수 있다고 하였다. 그러나 점차 알지네이트의 물성이 향상되면서 Erbe 등9은 알지네이트 인상체는 즉시 석고를 주입해야 하지만, 항습조에 4시간까지 보관할 수 있다고 하였고, Walker 등10은 연장된 보관 시간을 갖는 새로 개발된 알지네이트 인상재를 사용할 경우에는 100시간까지도 유의한 크기 변화를 보이지 않고 보관이 가능함을 보고하였다. 알지네이트 인상재를 사용하여 제작된 모형의 정확성에 대한 연구는 실험에 사용된 알지네이트 인상재의 제조회사, 보관 방법과 석고 주입 시간과 실험 설계에 따라 서로 상이한 결과를 보였지만, 대부분의 연구에서 알지네이트 인상체에 즉시 석고를 주입할 것을 추천하고 있다. 그리고 즉시 석고를 주입하지 못하는 경우에는 100% 상대 습도의 항습조에 보관하며, 보관 시간은 최소한으로 해야 인상체의 변형을 최소화 할 수 있다고 하였다.11

인상재의 크기 안정성에 대한 연구를 진행하는 실험 방법에는 주모형으로 단순화된 기둥모형을 사용하거나 악궁의 형태를 재현한 치과용 모델을 사용하는 방법이 있다. 단순화된 기둥모형을 주모형으로 사용하는 실험은 인상을 채득하고 모형을 제작하여 기준점 간의 거리를 직접 캘리퍼스로 측정하거나,12 영상 분석 장치를 이용하여 측정하는 방법이 사용된다.13이러한 실험 방법은 단순화된 실험으로 오차가 발생할 수 있는 변수가 적어 정확한 실험이 가능하지만 인상재 자체의 물성에 국한된 자료만을 얻을 수 있었다. 악궁의 형태를 재현한 주모형을 사용하는 실험은 다양한 변수가 존재하지만 구강 내 상태와 유사한 조건을 부여하여 임상에 유용한 자료가 될 수 있다. 주모형의 인상을 채득하여 석고 모형을 제작한 후, 모형 상에 설정된 참고점 간의 거리를 직접 캘리퍼스를 이용하거나,14 영상 분석 장치를 이용하여 측정할 수 있다.15최근에는 디지털 치의학이 발전함에 따라서 석고 모형을 디지털 스캔을 통하여 데이터화하고 프로그램 상에서 길이를 측정하는 방법도 이용되고 있다. 16 삼차원 디지털 모델에서 거리를 측정하는 방법은 정확하고, 측정자에 따른 변위가 적어 재현성이 높기 때문에 교정 분석에서 많이 사용되고 있다.17

그러나 이러한 기존의 연구들은 석고 모형 상에서 참고점 간의 거리 차이로 모형의 변형률을 평가하였기 때문에 모형에 발생된 변형의 크기와 부위에 대한 연구는 부족하였다. 본 연구에서는 보관 조건이나 석고 주입 시간에 따라 알지네이트 인상체로부터 제작된 석고 모형의 정확도를 평가하기 위하여 삼차원 디지털 분석을 이용한 참고점에서의 거리 측정에 따른 변형률과 중첩을 통한 표면 변위의 크기와 부위를 확인하고자 하였다.

콜로이드는 분자들 또는 분자 군이 모여 덩어리를 이룬 것의 현탁액을 말하며 일종의 분산용액이다. 콜로이드는 분산 입자들과 분산액의 두 가지 상이 존재한다. 하이드로콜로이드란 용어는 분산액이 물인 경우이며, 물이 기본이 되는 인상재를 하이드로콜로이드 인상재라고 한다.18그러므로 하이드로 콜로이드 인상재는 인상체 내부의 수분의 변화에 의해 안정성이 변화할 수 있기 때문에 인상재의 혼합, 혼합 방법, 채득된 인상체의 보관 조건이나 석고 주입 시간에 따라 크기 안정성에 영향을 받을 수 있다.

본 실험에서는 보관 조건과 석고 주입 시간을 변수로 하여, 실험의 변수 외에는 동일한 조건이 되도록 하였다. 인상재의 혼합은 제조사의 지시에 따라 혼수 비에 맞추어 동일한 알지네이트 분말과 계량된 물을 사용하였고, 알지네이트 인상재를 혼합과정에서 일정한 혼합 시간(14초)과 균일한 혼합을 위해서 알지네이트 인상재 진공혼합기를 이용하였다. 알지네이트는 손으로 혼합할 때에 비하여 진공혼합기의 인상재가 더 균질 하게 혼합되기 때문에 공기유입이 적고 경화시간이 더 일정하며, 탄성회복과 인장강도가 증가하게 된다.19인상 채득에서 트레이의 선택도 모형의 정확성에 영향을 미친다. 본 실험에서는 진료실에서 알지네이트 인상 채득 시에 기성 금속 트레이를 사용하기 때문에 동일한 조건의 트레이를 사용하였다. 기성 금속 트레이를 이용하는 경우 치아와 알지네이트의 간격이 일정하지 않고, 상악의 구개부위에서는 다른 부위에 비해 간격이 클 수 있다. Frank 등20은 알지네이트 인상재를 사용하는 경우에는 상악의 구개부에서 개인 트레이를 이용하여 일정한 두께를 유지하는 것과 기성 트레이를 사용하는 것에 유의한 차이를 보이지 않는다고 하였다. 일반적으로 탄성 인상재는 일정한 두께를 갖도록 제작된 개인 인상용 트레이를 사용하는 경우에 정확한 인상이 채득되지만, 알지네이트 인상재는 두꺼운 인상체가 더 큰 표면적 대비 체적의 비율을 갖기 때문에 크기 변화를 야기하는 이액과 팽윤에 덜 민감하게 되기 때문이다.18

인상 채득 과정에서 알지네이트 인상재가 겔화 되는 동안 트레이가 움직이는 경우, 트레이 내에 인상재를 부적절하게 유지시키는 경우, 채득된 인상체를 제거하는 방법이 잘못된 경우에도 부정확한 석고 모형이 제작될 수 있다.1그러므로 본 실험에서는 알지네이트 인상제가 경화되는 시간 동안 트레이가 주모형과 일정한 간격을 유지하면서 움직이지 않도록 인상 채득 장치를 제작하여 실험을 진행하였다. 인상 채득 장치는 전방과 후방에 인상용 금속 트레이가 동일한 위치에 고정되도록 하며, 나사로 고정이 되어 알지네이트 인상재가 동일한 압력을 유지하면서 경화될 수 있기 때문에 인상 채득 과정의 일관성을 유지할 수 있도록 하였다.

알지네이트 인상재는 임상에서 많은 장점을 가지고 있고, 또한 가장 많이 사용되는 인상재이다. 모형의 부정확성은 인상재 자체의 문제가 아닌 사용자의 적절한 조작과 보관이 이루어지지 않았을 경우에 발생한다.21가장 정확한 모형을 얻기 위해서는 채득된 알지네이트 인상체 내로 석고 주입을 가급적 빨리 시행하는 것이다. 임상에서 발생하는 여러 가지 상황으로 인해 석고 주입을 바로 시행하지 못할 경우에는 100% 상대습도가 유지될 수 있도록 항습조에 보관해야 한다. 알지네이트 인상체의 변형이 발생할 수 있는 가장 큰 요인은 석고 주입 시간이 지체되는 경우이다.22본 연구의 결과에서도 모형의 각 참고점에서의 측정치를 기준으로 계산된 변형률은 인상 채득 즉시, 석고를 주입한 경우가 가장 낮게 나타났고, 디지털 삼차원 중첩을 통한 표면 변위량에서도 가장 작은 값을 나타냈다. 인상 채득 과정에서 알지네이트 인상재는 치아와 조직부위의 언더컷과 채득 방법에 따라 압축력에 의한 변형이 발생한다. 알지네이트는 탄성 인상재로 인상 채득 후에 탄성회복이 나타나지만, 영구변형이 발생되게 된다. 국제표준규격에서는 영구 변형률을 5% 이하로 규정하고 있다.22본 실험에서 변형률은 대부분의 참고점에서의 거리는 5% 이하로 나타났다. 그러나 하악 제1대구치에서 석고 주입시간이 180분 이상일 경우에 보관 조건에 관계없이 5% 이상의 변형률을 보였고, 공기 중에 보관된 인상체에서 석고 주입 시간이 6시간일 때 제1대구치에서 6.55%로 가장 높은 변형률을 나타냈다. 견치 간 거리, 제1대구치 간 거리, 제2대구치 간 거리와 같이 수평적인 길이에서는 기존의 연구와 유사한 1%이내의 변형률을 보였다.23 Nassar 등.24의 연구에서는 수평적인 길이의 변형률을 측정하였기 때문에 0.5% 이내의 변형률을 보이는 4시간까지 지연된 석고 주입 시간이 허용된다고 하였으나. 대구치의 높이 변형률을 측정한 본 연구의 결과를 따르면 석고 주입 시간은 180분을 넘지 않아야 할 것으로 사료된다. 임상적으로 발생할 수 있는 여러 가지 변수가 존재하고, 모형이 사용되는 진료의 목적이 다르기 때문에 임상적으로 허용할 수 있는 최대 크기 변화량은 특별하게 제시된 기준이 없다. 그러나 최적의 정확성을 얻기 위해서는 가급적 인상 채득 후에 즉시 모형을 제작하는 것이 추천된다.

기존의 연구에서 인상재의 크기 안정성을 평가하는 방법은 주로 인상체에 석고를 주입하여 모형을 제작하고 모형 상의 참고점에서 거리를 측정하는 방식이었기 때문에 변형률을 평가할 수는 있지만 변형이 발생된 부위와 크기는 확인이 어려운 제한 점이 있었다.12-16 본 실험에서 사용된 3D metrology software (Geomagic Control, 3D Systems)는 삼차원 모형 스캐너로부터 획득된 점군데이터를 기반으로 다양한 단면을 분석하는 것이 가능하고, 수동 반복 측정 오류를 감소시켜 측정의 질을 향상 시킬 수 있다. 또한 기준 모형과 실험군의 모형을 중첩을 통하여 삼차원적 평가가 가능하고, 편차를 색깔로 표시하여 시각화가 가능하기 때문에 변형 발생한 표면의 차이를 확인하는 것이 용이하다.25본 실험에서는 중첩으로부터 확인할 수 있는 주모형과 실험군 모형의 차이는 표면 변위량으로 평가하였고, 표면 변위를 보인 부위를 확인 하였다. 이러한 방법은 임상에서 모형이 사용될 때 전체 부피의 변화에 의해 생기는 변형률을 확인 하는 방법보다 더 임상에서 효과적으로일 것으로 사료된다.

상악과 하악 모두에서 표면 변위는 석고 주입 시간이 경과하여 보관시간이 증가할수록 표면 변위량은 점차 증가하였고, 항습조에 보관한 모형이 실험실 공기 중에 보관한 모형보다 표면 변위량이 적었다. 상악의 경우에는 주로 시간의 경과에 따라 대구치부위의 변위량이 증가하였으며, 하악의 경우에는 전치부의 순면과 구치부의 협면을 따라 변위량이 선상으로 나타났다. 또한 거리 측정에 따른 결과에서 제1대구치와 제2대구치의 치관 높이는 석고 주입 시간에 따라서 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 중첩에 따른 결과에서 상악은 180분이 경과하면 보관 조건에 관계없이 교합면에 변화가 증가하기 시작하고 360분이 경과하면 제1, 2대구치에 표면 변위가 200 um까지 변화하게 되므로 대합치로 사용되는 모형의 경우에는 교합관계의 변화를 야기하여 수복물의 정확성에 영향을 미칠 수 있게 된다. 참고점에서의 길이 측정과 디지털 모형의 중첩을 통하여 표면 변위량 측정을 시행한 이번 실험에서 이차원적인 수평 길이 변형률이 작을 지라도 모형의 삼차원 표면 변위는 발생하며, 특히 표면 변위가 대구치부위에서 발생하기 때문에 모형의 대합관계에 영향을 미치게 된다. 환자의 구강 내에서 채득된 인상체로부터 최적의 정확성을 갖는 모형을 제작하기 위해서는 즉시 석고를 주입한다. 보관이 필요한 경우에는 100% 상대습도가 유지되는 항습조에 보관하며, 석고 주입 시간은 180분을 넘지 않도록 하는 것이 필요할 것으로 사료된다.

본 실험은 인상을 채득 한 후에 보관 조건과 석고 주입 시간에 따라 제작된 모형의 정확도를 평가하였다. 그러나 진료실에서는 교차 감염을 방지하기 위해서 시행되는 인상체의 세척과 감염 관리 과정을 시행하고 있고, 미국치과의사협회에서는 인상체를 30분 이내의 화학소독제를 이용하여 침적 소독하는 방법을 권장하고 있다.26본 실험에서는 이러한 감염 관리 과정이 고려되지 않았기 때문에 향후 진료실에서 행해지는 침적 소독 후에 알지네이트 인상체로부터 제작된 모형의 정확성에 대한 연구가 추가로 필요할 것으로 사료된다.

본 연구는 보관 조건과 석고 주입 시간에 따라 알지네이트 인상체로부터 제작된 모형의 정확성을 알아보고자 하였다. 채득된 인상체는 100% 상대습도가 유지되는 항습조에 보관하는 것과 진료실 내의 공기 중에 노출되는 상태로 보관 조건을 달리하였다. 보관 조건에 따라 각각 즉시, 채득된 후 10분, 30분, 180분, 360분으로 나누어 보관한 후에 석고 모형을 제작하였다. 제작된 석고 모형을 3D 레이저 스캐너로 삼차원 디지털 모형을 구성하였고 구성된 디지털 모형의 참고점에서 거리를 측정하여 변형률을 비교하였다. 또한 각 실험군의 삼차원 디지털 평균 모형을 제작한 후 중첩을 시행함으로써 표면 변위가 발생한 부위와 크기를 확인하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

이상의 결과에서 알지네이트 인상체로부터 제작된 모형의 정확성을 위해서는 인상 채득 후, 즉시 모형을 제작해야 한다. 보관이 필요한 경우에는 100% 상대습도가 유지되는 항습조를 이용하고, 보관 시간은 180분을 넘지 않도록 해야 정확한 모형을 얻을 수 있다.