수정된 치과 측정 소프트웨어를 사용한 어금니 지르코니아 크라운 수복물에 대한 치아 위치의 영향

고품질 지르코니아-크라운 준비는 치아 수복물의 장기적인 성공에 매우 중요합니다 ^1,2,3. 총 교합 수렴(TOC) 각도, 직경 및 지대주 높이는 상관관계가 있는 것으로 관찰되었습니다 ^1,4,5. 여러 시험관 내 연구에 따르면 이러한 요인은 수복물의 적합성, 유지력, 저항성 및 수명에 실질적인 영향을 미칩니다 ^5,6,7. 크라운 준비에서 TOC 각도는 동일한 평면에서 두 개의 반대 축 벽이 수렴하여 형성된 각도로 정의됩니다. 부적절한 치아 준비는 기계적 및 생물학적 합병증을 유발할 수 있습니다. 기계적 고장은 수복물 풀림, 분리 또는 골절은 물론 치아 구조 골절로 나타날 수 있습니다. 생물학적 합병증에는 치주 염증 및 점막 연조직 감염이 포함될 수 있습니다⁸. TOC 각도는 해부학적 변수⁹에 의해 결정되는 지대주 높이 및 직경과 달리 수동 조작의 영향을 받는 경우가 많습니다. 변화로 인해 TOC 각도는 제제의 유지 및 저항 품질을 결정하는 데 필수적입니다. 치아 준비 중에 버의 각도와 테이퍼는 치아⁽¹⁰)의 각 위치에서 치아 준비 각도를 결정합니다.

Ward와 같은 선구자들은 준비를 위한 TOC 각도 측정을 최초로 지원하여 3°에서 12°¹¹ 사이의 수렴 각도를 제안했습니다. Jorgensen¹² 및 Kaufman¹³의 후속 시험관 내 연구에서는 수렴 각도가 증가함에 따라 유지력이 감소하여 5° 이상으로 더 높은 TOC를 나타내는 것으로 나타났습니다. 또한 Ohm 및 Silness는 임상적으로 준비된 치아의 TOC 각도를 예비적으로 측정한 결과 권장 범위보다 훨씬 더 큰 값을 나타냈습니다¹⁴. 체계적 검토(1978-2013)는 2°-5°의 이상적인 TOC 각도가 실질적으로 달성할 수 없음을 보여주었고 10-22°¹⁵의 현실적인 TOC 각도를 제안했습니다. 또한, 자격을 갖춘 치과의사는 일반적으로 15°에서 25° 사이의 TOC 각도를 달성한다고 제안되었습니다16,17,18,19,20,21,22,23. Shillingburg HT는 10에서 24°²⁴ 범위의 다양한 치아 위치에 대한 특정 수렴 각도를 제안했습니다. Nordlander et al. 208건으로 구성된 10명의 치과의사의 데이터를 조사한 결과 전방 영역에서 최소 각도 17.3°, 후방 영역에서 최대 27.3° 각도를 제안했습니다²⁵. 문헌은 또한 제제의 축 표면이 서로 평행하거나 수렴 각도가 <6° ²⁶이어야 한다고 제안합니다. 그러나 치아는 복잡하고 독특하며, 위치가 다른 치아는 개인의 필요에 맞게 임상적으로 권장되는 값으로 치료해야 합니다. 유리-세라믹 크라운 수복물을 위해 준비된 >100개의 석재 다이에 대한 Janine Tiu의 통계 분석에 따르면 상악 왼쪽 제2대구치의 최대 평균 TOC 각도는 74.49°(n = 4)²⁷이었습니다. 그러나 유리-세라믹 크라운 재료의 강도가 낮기 때문에 어금니 영역에서의 적용이 제한되었습니다²⁸. 따라서 지르코니아 크라운을 기반으로 한 구치부 수복물에 대한 통계를 종합적으로 분석하는 것이 중요합니다.

세라믹 재료 및 디지털 치과학의 최근 발전으로 인해 모놀리식 지르코니아 세라믹 크라운은 특히 높은 강도, 생체 적합성 및 심미적 특성으로 인해 치아 결손 수복을 위한 구강 내 광학 스캐닝(IOS) 시스템을 사용하는 구치부 고정 수복물에 선호되는 옵션이 되었습니다²⁹. 기존의 디지털 기술은 제한된 기하학적 매개변수만 캡처하며, 내부 준비 특징을 직접 평가할 수 없는 기존 3D 스캐닝 방법과 결합할 때 상당한 한계를 보여줍니다³⁰. 이 연구는 구치부에 대한 지르코니아 크라운 수복물을 평가하기 위해 개별화된 수정된 디지털 기술을 도입하여 적합성과 수명을 최적화하기 위해 임상적으로 적용 가능한 방법을 제공합니다. 제안된 기술은 지대주 높이가 감소된 치아, 고르지 않은 변연 구성 또는 이상적이지 않은 테이퍼가 있는 치아와 같은 맞춤형 크라운 적응에 특별히 사용될 수 있습니다. 이 방법은 다양한 구치부 위치에 걸친 TOC 각도 변화를 체계적으로 분석하여 임상의가 최적의 준비 지침을 달성하고 기계적 고장이나 합착 문제의 위험을 줄이는 데 도움을 줍니다. 또한 TOC 각도를 권장 값과 비교하면 치아 준비 중에 치과 의사에게 실질적인 통찰력을 제공하여 더 나은 임상 결과를 보장합니다. 또한 TOC 각도, 마진 라인 길이 및 평균 지대주 높이 간의 상관 관계 분석은 수복 계획에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 임상의는 이러한 결과를 사용하여 준비 기술을 조정하거나 임상 크라운이 짧거나 과도한 테이퍼의 경우 대체 수복 솔루션을 선택할 수 있습니다. 이 기술의 디지털 워크플로는 정확성을 높이고 체어사이드 시간을 줄여줍니다. 이 접근 방식은 디지털 디자인과 실제 수복 과제 사이의 격차를 해소하여 구치부에서 보다 예측 가능하고 내구성 있는 지르코니아 크라운 수복물을 지원합니다.

모든 실험은 수도의과대학 베이징 시지탄병원의 IRB(Institutional Review Board)에서 승인한 프로토콜에 따라 수행되었습니다. 윤리적 승인 참조 번호는 IIT2023-021-001이었습니다.

1. 실험 준비

1. 소프트웨어 준비
   1. IOS, 3D 검사 소프트웨어 및 치과 측정 소프트웨어를 사용합니다.
2. 인력 준비
   1. 3명의 보드 인증 보철 전문의와 함께 측정 절차를 수행합니다(평균 임상 경험: 12.4년 ± 2.1년).
   2. 각각 최소 5년의 전문 임상 경험을 보유한 19명의 자격을 갖춘 보철 전문의로 구성된 팀과 함께 샘플 준비를 수행합니다. 절차의 일관성을 유지하기 위해 연구 시작 전에 모든 작업자가 표준화된 교육을 받도록 합니다.

2. 데이터 수집

1. 포함 및 제외 기준
   1. 다음 포함 기준을 적용합니다: (1) 18세 이상의 환자, (2) 정보에 입각한 동의를 제공할 수 있는 환자, (3) 자연치에 단일 단위 크라운이 필요한 환자.
   2. 다음 제외 기준을 적용하십시오: (1) 고정 브릿지용 리테이너가 필요한 개인, (2) 한 번의 약속에 여러 개의 단일 유닛 크라운이 필요한 개인, (3) 치아가 심하게 기울어진 개인.
2. 데이터 원본
   1. 구강내과에서 모놀리식 지르코니아 세라믹으로 만든 크라운의 구치부 준비에 대한 238개의 PLY(Polygon File Format) 종합 데이터 세트를 얻습니다. 모든 치아 준비가 구조적 결함이 있는 구치부에 대한 전체 커버리지 수복물이 필요한 임상적으로 지시된 사례에서 파생되었는지 확인하십시오(그림 1).
   2. 연구에 자발적으로 기여한 19명의 치과의사의 추가 디지털 모델을 포함합니다. 제조업체의 프로토콜에 따라 스캐너(보충 그림 1)를 보정합니다. 다음과 같은 표준화된 스캐닝 프로토콜을 사용하여 모든 준비를 캡처합니다: (1) 최적의 조명 조건을 유지하고, (2) 적절한 수분 제어를 보장하고, (3) 인접한 치아로 부분 아치 스캔을 획득합니다.

3. 데이터 전처리

1. 초기 데이터 심사
   1. 3D 검사 소프트웨어를 사용하여 238개의 PLY 데이터 세트를 모두 처리합니다. 매니폴드가 아닌 가장자리와 구멍을 확인하여 메쉬 무결성을 확인합니다.
   2. 스캔 해상도가 최소 20μm 포인트 간격에 도달하는지 확인합니다. 참조 표준에 대해 표면 질감 품질을 평가합니다.
2. 전처리 단계
   1. 스캔 데이터를 3D 검사 소프트웨어로 가져오고 단위 사양을 밀리미터로 설정합니다. 메쉬 닥터 명령을 사용하여 다각형 메쉬를 분석하고 복구한 다음 편집 인터페이스로 들어갑니다.
   2. 메뉴 도구에서 올가미 도구를 선택하고 "관통" 기능을 활성화하여 준비 모델을 주변 치아에서 분리합니다. Mesh Doctor 알고리즘을 실행하여 자동으로 구멍을 채우고, 표면을 매끄럽게 하고, 메쉬 가장자리를 최적화합니다(보충 그림 2).
3. 출력 생성
   1. 모든 최종 데이터 세트를 고해상도 PLY 파일(원본 색상 데이터 유지) 및 생산 준비가 된 STL(Stereolithography) 파일(바이너리 형식, 0.01mm 코드 높이 허용 오차)의 이중 형식으로 내보냅니다.

4. 측정 절차

1. TOC 각도 측정
   1. 측정 소프트웨어를 작동하고 Import Preparation Model 을 선택하여 치아 준비 과정을 화면에 표시합니다. 삽입 경로 옵션을 선택하여 크라운 삽입 방향을 나타내는 안내선을 준비 표면에 투영합니다.
   2. 교합면에 수직인 삽입 경로를 유지하고 준비 모델을 회전합니다. 근심원위(MD) 축^16,31을 따라 근심, 중간 및 원위 3분의 1에서 준비 마진과 그 위 2mm 지점에서 측정 지점을 선택합니다.
   3. TOC 각도 측정 명령을 실행하여 화면 옆에 각도 데이터를 표시합니다. 협설(BL) 축^12,32를 따라 협측, 중간 및 설측 3분의 1에서 TOC 각도를 측정하는 절차를 반복합니다.
2. 마진 둘레 분석
   1. 여백선 추출 명령을 실행하고 준비 결승선의 주변 모서리에서 시작점을 선택합니다. 시작점으로 돌아올 때까지 준비물의 전체 둘레를 추적합니다.
   2. 시스템이 경질-연조직 경계를 자동으로 묘사하여 제제의 자궁경부 바깥쪽 가장자리를 따라 마진 둘레를 생성하도록 합니다. 분할을 클릭하여 여백 라인³³ 내에서 준비의 부분을 분리합니다.
3. 지대주 높이 측정
   1. 높이 초기화 기능을 활성화하고 제제 교합면의 근심, 원위, 협측 및 설측 위치에서 측정 지점을 선택하여 모든 지점이 삽입 경로 축과 정렬되도록 합니다.
   2. 계산 명령을 실행하여 치아 준비의 평균 높이를 결정합니다³¹. 그림 2는 절차적 3-4단계를 포함하는 워크플로 다이어그램을 표시합니다.

5. 품질 관리

1. 보정된 치과의사 3명에게 단일 치아에 방법을 독립적으로 적용하도록 지시하여 측정 재현성을 평가하고, 각 시술자는 본 연구 전에 15번의 반복 측정을 수행합니다.
2. 표준 편차(SD) 값이 미리 결정된 허용 임계값(단일 평면 내 TOC 각도 변화의 경우 ≤0.39°, 마진 둘레 일관성의 경우 ≤0.14mm, 지대주 높이 측정 정밀도의 경우 ≤0.11mm)을 충족하는지 확인하여 작업자 간 재현성을 확인합니다.
3. 세 연산자 모두의 결과를 통합하고 평균 SD를 계산하며, 이는 약 0.35°(TOC 각도), 0.10mm(마진 둘레) 및 0.08mm(지대주 높이)여야 합니다. 개별 작업자 SD가 최대 허용 임계값 미만으로 유지되는지 확인합니다(표 1).
4. 평가 방법은 훈련된 작업자가 수행할 때 임상적으로 허용 가능한 재현성을 제공한다는 결론을 내립니다.

6. 통계 분석

1. 치아 위치에 따라 데이터를 16개 그룹으로 분류합니다(표 2 및 표 3). 데이터 세트를 TOC 각도, 마진 둘레 및 평균 지대주 높이 분석에 적용합니다.
2. 정규 분포 데이터를 평균과 SD(X ± S)로 표시하고, 비정규 데이터를 중앙값과 사분위수로 표현합니다[M, (P25~P75)]. 분산분석(ANOVA)을 사용하여 동일한 위치(14-24-34-44, 15-25-35-45, 16-26-36-46 및 17-27-37-47)에 있는 치아 간의 TOC 각도 차이를 비교하고 쌍별 비교를 위해 사후 LSD-t 테스트를 수행합니다.
3. 쌍별 t-검정 을 수행하여 동일한 사분면에 있지만 다른 위치(14-15-16-17, 24-25-26-27, 34-35-36-37 및 44-45-46-47)에 있는 치아 간의 TOC 각도 변화를 분석합니다.
4. 선형 추세 테스트를 수행하여 동일한 사분면의 구치부 위치에 따라 TOC 각도가 증가하는지 여부를 평가합니다.
5. Pearson의 상관 분석을 수행하여 TOC 각도, 마진 둘레 및 평균 지대주 높이 간의 관계를 결정합니다. SPSS 26.0 소프트웨어를 사용하여 모든 분석을 수행하고 유의 수준을 α = 0.05로 설정합니다.

일반적인 특성
상악 표본의 수(n = 132)는 하악 표본(n = 106)의 수보다 많았으며, 상악 우측 제1대구치가 가장 자주 준비되는 치아(n = 24)였습니다. 음수 값을 나타내는 각도는 유효하지 않은 것으로 간주되어 통계 분석에서 생략되었습니다. 표 2는 유효하지 않은 TOC 각도 시편의 수량과 분류를 설명합니다. 표 3은 각 구치부의 평균 TOC 각도를 나타냅니다. 또한, 임상 TOC 각도를 권장 값(그림 3)과 비교한 결과, 각 구치부의 평균 TOC 각도가 문헌26과 일치하는 권장 값인 6°를 초과한 것으로 나타났습니다. 대부분의 TOC 각도는 Shillingburg et al.24가 권장하는 각도에 가까웠지만 하악 왼쪽 제2대구치는 훨씬 더 높은 값을 보였습니다.

본 연구에서는 평균 TOC 각도의 최대값이 하악 좌측 제2대구치(치아 37, TOC-BL = 35.96 ± 20.21°, TOC-MD = 35.12 ± 14.67°, n = 14)인 것으로 관찰되었으며, BL과 MD 관점 모두에서 유사한 평균값을 보였다. 최소 TOC 각도 값은 상악 우측 제1소구치(치아 14, TOC-BL = 10.97 ± 6.84°, n = 14), 상악 좌측 제2소구치(치아 25, TOC-MD = 14.96 ± 7.34°, n = 14) 및 하악 우측 제2소구치(치아 45, TOC-MD = 14.96 ± 8.99°, n = 10).

각 구치부의 마진 둘레는 표 3에 나와 있습니다. 상악 왼쪽 제2대구치는 가장자리 둘레가 가장 길었고(치아 27, 34.73 ± 3.4mm, n = 17), 하악 왼쪽 제2소구치가 가장 짧았습니다(치아 35, 21.42 ± 2.03mm, n = 13).

표 3은 각 구치부의 평균 지대주 높이를 보여줍니다. 하악 왼쪽 제1소구치는 가장 큰 높이(치아 34, 3.53 ± 0.94mm, n = 8)를 나타냈고, 하악 왼쪽 제2대구치는 가장 낮은 높이(치아 37, 2.34 ± 0.83mm, n = 14)를 나타냈습니다.

단일 치아 위치에서 TOC-BL과 TOC-MD의 비교
단일 치아 위치에서 TOC-BL과 TOC-MD의 분산 분석(그림 3)은 TOC-MD가 주로 14번과 46번 치아에서 TOC-BL을 초과했으며 통계적으로 유의한 차이(p < 0.05)가 있었고 다른 치아 위치에서 TOC-BL과 TOC-MD 사이에는 유의한 차이가 관찰되지 않았습니다(p > 0.05).

동일한 사분면의 TOC 각도 비교
동일한 사분면에 있지만 위치가 다른 치아에 대한 TOC 각도의 선형 추세 분석(표 4 및 그림 4)은 치아 위치가 뒤로 이동함에 따라 상악 우측(그림 4A) 및 하악 좌측(그림 4C) 사분면에서 TOC-BL의 선형 증가를 나타냈습니다. 또한, TOC-MD는 상악 우측(도 4A), 상악 좌측(도 4B), 하악 좌측(도 4C) 및 하악 우측(도 4D) 사분면에서 후방 방향의 치아 위치에 따라 선형 상승을 보였다.

동명 치아 위치의 TOC 각도 비교
TOC-BL(p = 0.002)과 TOC-MD(p = 0.013)에 대해 17, 27, 37 및 47 사이의 동명 치아 위치 간에 통계적으로 유의미한 차이가 관찰되었습니다(표 5 및 그림 5). 또한, 사후 쌍별 비교에서는 상악 우측 제2대구치(치아 17)와 하악 좌측 제2대구치(치아 37), 상악 좌측 제2대구치(치아 27)와 하악 좌측 제2대구치(치아 37), 하악 좌측 제2대구치(치아 37)와 하악 우측 제2대구치(치아 47) 사이에서 TOC-BL에서 유의미한 차이(p < 0.05)를 보였다. 하악 좌측 제2대구치(치아 37)의 TOC-BL은 다른 해당 치아의 TOC-BL보다 유의하게 컸다. 또한, TOC-MD에서 상악 우측 제2대구치(치아 17)와 하악 좌측 제2대구치(치아 37), 상악 좌측 제2대구치(치아 27)와 하악 좌측 제2대구치(치아 37) 사이에서 유의한 차이(p < 0.05)가 확인되었습니다. 하악 좌측 제2대구치(치아 37)의 TOC-MD는 상악 우측 제2대구치(치아 17) 및 상악 좌측 제2대구치(치아 27)의 TOC-MD보다 컸다. TOC-MD에서 하악 좌측 제2대구치(치아 37)와 하악 우측 제2대구치(치아 47) 사이에는 통계적 차이가 발견되지 않았습니다.

상관관계 분석
Pearson 상관 분석 결과 TOC-BL과 TOC-MD 사이, TOC-BL과 마진 둘레 사이에는 양의 연관성이 있는 반면, TOC-BL과 평균 지대주 높이 사이에는 음의 관계가 관찰되었습니다. TOC-MD는 마진 둘레와 양의 상관관계를 나타내고 평균 지대주 높이와 음의 상관관계를 보였습니다. 마진 둘레는 평균 지대주 높이와 반비례 관계를 보였습니다(그림 6).

그림 1: 치아 준비 및 모놀리식 지르코니아 크라운 수복물의 임상 사례 발표. (AF) 상악 왼쪽 제1대구치의 모놀리식 지르코니아 크라운 수복물. (G-L) 상악 우측 제2소구치의 모놀리식 지르코니아 크라운 수복물. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: 디지털 평가의 흐름도. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3: 치아 유형별로 분류되고 권장 값과 비교된 95% 신뢰 구간의 총 교합 수렴(TOC) 각도. 치아 14(TOC-MD = 15.21 ± 4.6°, TOC-BL = 10.97 ± 6.84°)와 치아 46(TOC-MD = 27.77 ± 13.41°, TOC-BL = 17.72 ± 6.10°<) 에서 유의미한 차이가 관찰되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4: 동일한 사분면 내에서 TOC 각도 비교. (A) 상악 우사분면: TOC-BL은 치아 14(10.97 ± 6.84°) 대 16(20.80 ± 9.59°) 및 14(10.97 ± 6.84°) vs. 17 (21.23 ± 8.17°), *p < 0.05. (B) 상악 왼쪽 사분면. (C) 하악 좌측 사분면: TOC-BL은 치아 34(16.03 ± 7.59°) 대 37(35.96 ± 20.21°), 35(15.94 ± 9.65°) 대 37(35.96 ± 20.21°) 및 36(25.57 ± 11.6°) vs. 37 (35.96 ± 20.21°), *p < 0.05. TOC-MD는 치아 34(18.08 ± 6.88°)에서 달랐 습니다. 37(35.12 ± 14.67°), 35(16.22 ± 10.64°) 대 37(35.12 ± 14.67°) 및 36(24.09 ± 10.97°) vs. 37 (35.12 ± 14.67°), *p < 0.05. (D) 하악 우측 사분면: TOC-BL은 치아 45(14.98 ± 5.48°) 대 47(22.99 ± 8.95°) 및 46(17.72 ± 6.10°) vs. 47 (22.99 ± 8.95°), *p < 0.05. TOC-MD는 치아 45(14.96 ± 8.99°)에서 달랐 습니다. 46(27.77 ± 13.41°) 및 45(14.96 ± 8.99°) vs. 47 (28.34 ± 12.32°), *p < 0.05. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 5: 동음이명 치아 위치에서 TOC 각도 비교. (A) 제1소구치. (B) 제2소구치. (C) 제1대구치. (D) 제2대구치: TOC-BL은 치아 17(21.23 ± 8.17°) 대 37(35.96 ± 20.21°), 27(19.37 ± 9.83°) 대 37(35.96 ± 20.21°) 및 37(35.96 ± 20.21°) 대. 47 (22.99 ± 8.95°), *p < 0.05. TOC-MD는 치아 27(23.17 ± 9.95°)과 다릅니다 . 37(35.12 ± 14.67°) 및 17(22.16 ± 9.48°) vs. 37 (35.12 ± 14.67°), *p < 0.05. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 6: TOC 각도, 마진 둘레 및 평균 지대주 높이에 대한 Pearson 상관 분석. TOC-BL과 TOC-MD, TOC-BL 및 마진 둘레, TOC-BL과 평균 지대주 높이, TOC-MD와 마진 둘레, TOC-MD와 평균 지대주 높이 사이의 상관관계를 조사했습니다. *p < 0.05. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

표 1: 재현성 테스트. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

표 2: TOC 각도, 마진 둘레 및 평균 지대주 높이의 유효 및 유효하지 않은 측정 수. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

표 3: 각 구치부에 대한 TOC 각도. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

표 4: 동일한 사분면 내 TOC 각도의 선형 추세 분석. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

표 5: 동명 치아 간의 TOC 각도 차이. A: 톱니 37과 17 사이의 p < 0.05; b: 톱니 37과 27 사이의 p < 0.05; C: 치아 47과 37 사이의 p < 0.05. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

보충 그림 1: 스캐너 보정. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

보충 그림 2: 전처리 결과의 시각적 그림. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

저자는 경쟁하는 이해관계가 없음을 선언합니다.