CAD, CAM 이란? 치과 이용 이야기

CAD, CAM의 치과 이용 CAD.CAM의 치과 이용이 이제 치과기공 쪽으로 들어왔고 시간이 지남으로써 갈수록 정밀해져 가고 있으며. 이제는 ORAL 스캐너를 이용하여 인상채득을 대신하고 또한 채득 한 데이터로 워킹 모델을 수작업이 아닌 캐드로 워킹 작업을 뽑으면서 보철 또한 즉시 제작하게 된다 이러함에 따라서 당일 보철 당일 임플란트 등 여러 가지 불가능했던 것들이 실현이 가능해지고 있다.

그럼 CAD.CAM의 대한 여러 가지 이야기를 풀어보고자 한다 이는 환자로서도 캐드캠이 있는 기공소와 거래하는 치과에 가는 건지도 중요한 관련이 있게 될 것이다. 그럼 서술을 시작해보겠습니다 참고로 여러 가지 내용은 퀸텐 데스의 내용을 합축 내용 분석과 요약을 알기 쉽게 정리하였습니다.

먼저 확인이 필요하다 CAD = 컴퓨터 지원 설계 CAM = 컴퓨터 지원 제조이다 문자로 표현하기 어려운 이미지인데 우리 주변에 비슷한 예를 들어보자. PC로 치과기공 납품서나 연하장을 디자인하고 프린터로 형태 화하는 작업을 한다. 컴퓨터의 힘을 빌려 형태를 만든다 많은 사람들이 일상적으로 하는 일인데 막상 치과용 CAD/CAM을 생각하면 어렵다」「대형치과기공소 이야기이다/치과기공사가 감소할 것이다.

수준 이 떨어진다 등 부정적인 이미지를 가진 치과기공사가 많다 고 생각한다 그리고 필자의 사견이지만 CAD/CAM을 깊게 공부하지 않은 치과기공사가 그렇게 부정적인 이야기를 하는 것 같다 그래서 부정적인 이미지를 가진 분, CAD/CAM을 모르는 분에게 CAD/CAM의 본질을 알리는 의미에서 먼저 큰 범위에서 CAD/CAM를 소개하려고 한다.

CAD. 는 머리로- CAM은 손으로 비유할 수 있다 CAD/CAM을 치과기공에 비유해 보자 수작업해서 보철물을 제작하는 경우 CAD(설계)에 해당하는 부분은 두뇌이고 CAM(가공)에 해당하는 부분은 모두가 이해하듯이 양손이다 10의 치과기공사가 있으면 10명 모두 치아 형태와 적합에 관한 지식이 다르고 손을 움직이는 속도도 다르다.

손이 빠른 치과기공사 그렇지 않은 치과기공사 등 다양하다 CAD/CAM을 사용하여 치과기공을 진행한다면 연구모 형을 정확하게 합성할 수 있고 치 of 형태도 라이브러리에서) 선택할 수 있고 cement space도 누가 지시하든 값대로 공 간을 디자인할 수 있다 NC 공작 기계로 디자인 데이터를 가공하면 누가 디자인하든 동일한 적합 감으로 완성한다(디자인 데이터대로 가공하는 공작 기계를 사용한 경우).

공업계와 치과계의 큰 차이는 공업계는 하나의 데이터에서 대량 생산하지만 치과계는 주문 방식의 1 품목 생산이고 하 나의 데이터에서 하나의 가공물을 제작하므로 공업용 대량 생산에는 부적합하다 치과용 CAD/CAM이란 컴퓨터의 힘을 빌려 시간과 정밀도를 버는 기기이다.

CAD/CAM은 한 번의 뚝딱 보철을 만들어내는 도깨비방망이가 아니다 「CAD/CAM으로 돈을 벌자 AD/CAM으로 누구나 쉽게」 하고 홍보하는 회사 강연 문헌을 본 적이 있다. 개인적으로 정말 유감스러운 일이다. CAD/CAM으로 대량생산이 가능하 다 인건비를 절약해서 박리다매로 돈을 벌 수 있다는 생각 은 완전히 틀린 생각이다.

필자에게 CAD/CAM은 컴퓨터의 힘을 빌려 시간과 정밀도를 구하고 그렇게 해서 번 시간으로 후배를 교육하고 치과기공사의 수작업이 필요한 과정에 몰 두하는 시간을 확보하게 하는 기기이기 때문이다. 또한 개인적으로 CAD/CAM을 사용해 누구나 간단히는 불가능하다고 생각한다.

임상 경험이 부족한 치과기공사는 스캔 자체가 쉽지 않다. 스캐닝에는 상하악을 맞물려 모형을 읽는 과정(bite scan)이 있는데 그것도 못하는 사람이 많다 왜냐하면 교합기 장착 경험이 적기 때문이다. 모형 어딜 가 변형했는지 몰라서 정확한 교합상태에서 스캔을 할 수 없는 경우가 많다.

전악 모형도 그렇고 편악 인상은 훨씬 어렵다 그런 치과기공사가 치아를 디자인하는 것은 무리이다. 라이브러리에서 아름다운 치아 형태를 참고해도 목표가 보이지 않아 어디를 변형시킬지 알 수 없고 시간만 소비한다 Cement Space에 관해서도 동일한데, 손으로 기공물을 제 작하는 경험이 부족한 치과기공사는 적합의 핵심을 모른다. 반대로 말하면 지금까지 다양한 실패, 전투를 경험한 치과기공사에게는 든든한 무기가 된다 공업계를 보더라도 과거에는 기계가공 기능사가 수작업으로 정확도와 신속성을 추구하 고 고민한 후에 가공, 절삭하였다.

현재 이 분들이 NC 공작 기계를 XYZ 축으로 이동시켜 프로그래밍(NC 계산한다. 최 근에는 machining center operator라는 직업이 있어 수작업으로 가공한 적이 없는 사람도 프로그래밍해서 공작 기를 작 동할 수 있게 되었다 그러나 수작업 경험이 없는 오퍼레이터는 프로그램을 조직하기가 쉽지 않다 그리고 가공의 핵심을 모르기 때문에 젊은 우수한 오퍼레이터를 육성하려면 교육 시간이 필요하다.

이런 사정은 치과 CAD/CAM에서도 비슷하다 졸업자를 오퍼레이터로 채용하자는 의견이 있는데 machining center operator처럼 역시 어렵다. 우리들의 기본은 테크닉을 극대 화하는 것이며 경험이 많은 치과기공사야말로 CAD/CAM이라는 편리한 도구를 능숙하게 사용할 수 있기 때문이다. 도구라고 생각하면 사용법을 배워야 한다. 한번 클릭해서 보철물을 완성할 수 없다. CAD/CAM에 대한 생각이 조금은 바뀌었기를 기대하며 다음 내용을 진행한다.

스캐너와 캐드의 소프트웨어 부분 내용 CAD.CAM. 이 두대 모두가 치과에 있을 때 많이 CAD.CAM 시스템이라고 말할 수 있다 그러나 치과 게는 주로 스캐너와 CAD 만 도입하는 센터 방식을 채용한다. 센터 방식이란 치과 기공소에서 설계 데이터를 만들고 그 설계 데이터를 인터넷을 매개로 가공설비가 있는 밀링 센터에서 전송하고 밀링센터에서 가공한 후에 택배로 치과 기공소에 보내는 방식이다 센터 방식은 장점은 투자 금액이 절반으로 줄고 가공기의 유지보수, 고장의 위험에서 벗어나 기공을 처음 도입할 때에 적합하다. 센터 방식을 채용하는 치과 기공소가 많으므로 먼저 CAD와 스캐너를 세트로 판매해서인지 스캐너를 CAD로 착각하는 분이 많다 그러나 스캐너는 모형을 계측해서 PC에 그 결괏값을 넣는 계측이고, CAD는 받아들인 데이터를 토대로 디자인하는 소프트 웨어이다.

먼저 스캐너의 이야기를 진행하자 스캐너는 크게 광 절단식(선 계측, line laser)과 패턴 투영 식(면 계측)으로 분류한다 두 스캐너는 광원을 모형에 조사하고 모형에 닿은 광원의 경계를 카메라로 촬영해 계 측하는데, 모형에 접촉하지 않고 계측하는 비접촉식 스캐너이다 스캐너에 관련해 오해가 많아 확인하는 의미에서 언급하 는데,「레이저(광 절단식) 스캐너는 오래되어서 사용할 수 없다고 생각하는 사람이 많고 필자도 들은 적이 있다.

그러나 둘 다 비접촉식이므로 똑같은 결점이 존재한다. 결점이라고 하단 빛이 언더 컷부에 잘 도달하지 않아 계측이 어렵다는 것 그리고 이 결점은 크든 작든 시스템마다 있다 더 자세히 말하면 모형에 도달하는 빛의 세기(출력도 까다롭 고 최신 LED 광원을 사용한 패턴 투영식 스캐너보다 광 절 단식 스캐너가 광원 출력의 노하우가 완성되어 보다 안정적으로 계측할 수 있는 부분이 크다 오해를 풀기 위해 최신 패턴 투영식 스캐너의 계측 결과와 필자가 사용하는 광 절단식 스캐너의 계측 결과를 비교해 보았습니다.

최신 패턴 투영식 스캐너 에는 계측되지 않은 부분이 있다 계측할 수 없는 경우에는 빛의 반사가 많이 되돌아오도록 왝스를 축성하고 다시 계측한다 물론 최신 패턴 투영식 스캐너 중에는 정확하 게 계측하는 제품도 있다。 필자가 스캐너를 선택하는 기준은 광 절단식, 패턴 투영식 어떤 시스템이나 좋고, 한 번에(단시간) 확실하게 계측할 수 있다 확실하게 계측하지 않는 한 다음의 디자인 과정을 진행할 수 없기 때문이다. 필자도 능숙하게 계측하지 못해 하루 종일 계측한 경험이 있다.

그렇다면 일을 할 수 없다. 또 한 가지, 스캐너에 관해 오해가 많은 부분은 카메라로 촬영한다고 하면 화소수가 높은 스캐너가 좋다고 생각하는 것이다 그러나 중요한 것은 렌즈이다 카메라를 잘 아는 분이라면 이미지가 떠오를 텐데 아무리 화소수가 높아도 렌즈의 성능이 떨어지면 좋은 촬영 결과를 얻을 수 없다 예를 들 어 자신의 눈이 촬상소자(화소수)라고 하자 유리창과 광택 제거 유리창이 있을 때 어떤 창이 아름다운 경치를 보여 줄 까?

그것과 똑같다. 렌즈가 조악하면 원하는 데이터가 왜곡되는 등 좋은 결과를 얻을 수 없다 칼 탈 로그 사양이 동일, 더라도 회사마다 계측 결과가 다르고 왜 그러지? 고민할 부분 도 많지만 이런 것과도 관련이 있다. 어떤 렌즈를 사용하는가 등 우리들이 알 수 있는 범위가 아니다 사양만 쫓아서는 안 된다.

카탈로그의 계측 정밀도는 왜 그렇게 중요한가 스캐너에 관한 오해도 풀렸다고 기대하고 다음은 CAD를 소개한다. CAD나 스캐너를 선택할 때에 어떤 기준을 가지고 선택할까? 아마 계측 정밀도(카탈로그 값), CAD 디자인 성능 스 캔 속도 등이 아닐까? 그러나 CAD에서 가장 중시할 부분은 STL 작성법이다.

크라운 형태의 보철물을 제작할 때에 일본 치과임상에서 인정하는 적합도를 달성할 수 있는 STL 데이터 (디자인 데이터를 출력할 수 있는 CAD라고 하면 3 Shape 사의 CAD가 떠오른다(2014년 8월). 이번에는 3 Shape사의 CAD와 스캐너를 기준으로 STL에 관련된 이야기를 진행하는데 그전에 세 가지 확인할 내용이 있다 첫째, 3 Shape사는 덴마크에 있는 회사이고 스캐너(계측 기나 CAD와 CAM을 제작하는 회사이다 원래는 귀의 형태를 계측해 보청기를 제작하는 횡사이다.

일본에서 3 Shepe 사의 스캐너와 CAD를 취급하는 회사가 많이 있는데 3 Shape사에서 구입해 각사의 툴을 연결시켜 판매한다. 둘째, 스캐너의 계측 정밀도이다. 카탈로그의 계측 정밀도 값을 걱정하는 치과기공사가 많은 것 같은데 정말로 중요할까? 카탈로그에 기재된 3 Shape사의 D700, D800, D900 시리즈의 계측 정밀도를 그림 16에 소개한다 D700 시리즈의 스캐너. 는 10μm 이하 정밀도, D800, 900 시리즈의 스캐너는 7 ㎛ 이 하 정밀도이다. 이것은 무엇을 의미할까?

2012년 이전에 카탈로그에 기재하는 계측 정밀도는 회사 가 선택한 물체를 계측해서 얻은 결괏값이고, 우리 스캐너는 15m 이하 정밀도이다 우리 회사는 1 Oum 이하 정밀도이다 라고 홍보하였다. 회사마다 전혀 다른 물체를 계측하기 때문에 기재 값을 신뢰할 수 없었다 통일성이 없어서 2013년 이후에는 계측해서 기재하도록 치과 스캐너에 관한 ISO12836 규격을 마련하였다. 따라서 회사의 계측 정밀도를 비교할 때에 과거에 비해 계 측값을 신뢰할 수 있게 되었다 (지금, ISO 규격을 지키지 않는 회사가 많이 있으므로 주의한다).

가장 중요한 것은 다름이 아닌 STL이다 이제 준비를 마치고 STL 파일을 소개한다 STL 파일이란 삼각형의 폴리건(polygon)으로 물체를 표현한 것이다 그리고 삼각형의 구성이 중요한데 이것이 회사의 노하우이고 같은 모형을 계측해도 삼각형의 구성은 전혀 다르다. STL 파일은 스캐너 말고 CAD로 만든다 필자가 free hand로 절삭한 abutment 지대를 계측하고, 3 Shade CAD와 A사 CAD에서 동일한 cement space를 주어 크라 운 내면을 디자인한 후 내면의 삼각형을 관찰해 보자.

두 사 캐너 모두 계측 정밀도가 7 ㎛ 이하이고 비슷한 수준이다 삼각형의 크기가 다른 것을 이해할 수 있을까? 지면상에 적합 감을 보여 줄 수 없어 설득력이 떨어지지만, 2개의 데이터를 같은 zirconia disc, 동일한 가공기로 가공한 경우 적합 감이 전혀 다르다 삼각형이 큰 A사 CAD는 적합이 헐겁다(쉽게 말하면 회전한다). 삼각형이 섬세한 3 Shape CAD는 뒤집어 흔들어도 떨어지지 않는다.

물체의 곡면을 재현할 때에 작은 삼각형이 아니면 곡면을 재현하기가 어렵다 곡면 재현성의 완성도는 적합 정밀도에 영 향을 미친다. 마진 라인을 보면 알 수 있듯 01 3 Shape CAD는 삼각형의 크기가 다르다. 타사 CAD의 마진 라인은 사다 히 균일하다. 3 Shape이 정답이라고 생각한다.

왜냐하면 abutment 지대는 필자가 free hand로 삭제한 것이고 마진 라인이 물결모양이기 때문이다. 이제부터 삼각형 폴리건을 STL로 표기한다 이번에는 지대치의 STL을 보자 역시 전혀 다르다. Waxup의 더블 스캐닝 데이터를 보면 STL 구성의 차이를 알 수 있다(그림 25).

이번에는 3 Shape사와 B CAD를 비 교해 보았다 이번에도 두 스캐너의 계측 정밀도는 7㎛ 이 하이다. 계측 후 PC에 표시된 영상과 STL을 소개한다 그림 26), STL의 구성이 전혀 다르고, 3 Shape CAD에 비해 B 사 CAD가 표현력이 떨어진다. STL의 구성은 회사의 노하우이고, 필자는 3 Shape CAD만이 가능하다고 생각한다(2014 년, 향후 타사의 기술 향상을 기대해 본다). 이번에는'STL을 작게 만들면 된다」

고 생각하기 쉬운데 지 나치게 작으면 데이터 양이 증가하고 우리들이 사용하는 PC 환경에서는 계산하는데 시간이 걸리고 CAD 조작도 무거워진다 PC가 쾌적하게 작동하는 범위에서 STL을 세밀하게 구 성하는 기술도 3 Shape사의 뛰어난 장점이 라고 생각한다 계측 정밀도가 높아도 STL 정밀도가 낮으면 의미가 없다.

계측을 진행하면 점의 개수가 증가한다. 점군에서 STL로 폴리건 화하는데 STL로 변환된 점군을 보면 계측 중인 점군에 비해 STL화 된 점군의 개수가 압도적으로 적다 점군에서 STL이 될 때까지 과정을 설명하면, 켸측에서 신 뢰할 수 있는 점만 선택하거나 점에는 계측 노이즈가 들어 있어 노이즈를 제거해서 점의 개수가 감소한다. 신뢰할 수 있는 점이란 만약 강도 10의 빛을 지대치에 쏘았을 때 10의 강도로 돌아오면 OK, 7의 강도도 OK, 이것도 회사의 노하우다.

노이즈를 정확하게 판단할 수 있는가도 회사의 노하우이다. 위의 내용을 기억하고 3 Shape사의 7μm 이하 정밀도 스 캐너와 C사 CAD의 5 ㎛ 이하 정밀도 스캐너로 계측한 지 대치 데이터를 살펴보자 5 ㎛ 이하 정밀도 스캐너로 계측한 지대치 면이 더 깔끔하게 보인다 이것을 실제로 계측한 지대치와 비교해 보자 석고 지대 사진은 보기 좋게 sharpness를 올려 영상을 처리한다 5 ㎛ 이하정 밀도의 데 이터는 마진 부근이나 이행면이 실물 지대치와 전혀 다르고 edge가 상당히 강하다 3 Shape 스캐너로 계측한 데이터는 실물에 가깝다.

5㎛ 이하 정밀도의 데이터는 노이즈를 포함하거나 신뢰할 수 있는 점의 폭이 넓거나 edge를 무리하게 만들었을 것이다. 그렇다면 이 지대치의 STL도 살펴보자. 결과가 전혀 다르 다 그리고 붉은 원을 자세히 관찰하면 등고 선상으로 표시되어 있다 지면상에 이해가 어려운데, 두 데이터를 동일한 cement space에 설계하고 동일한 가공기 디스크로 가공했을 때 적 합감이 전혀 다르다.

C사 CAD의 데이터는 회전하지 않지 만 다소 헐거운 느낌이다. 2개의 계측 데이터를 합성해 보면 3 Shape사의 데이터보다 C사 CAD 데이터의 지대치가 전체 적으로 10~2 Oum 크다 실물보다 큰 지대치 데이터에 cement space를 설계하고 디자인하면 완성 후 적합은 당연히 헐거울 것이다 이번에는 앞의 Waxup을 더블 스캔해 보았다 극명 그며 한 차이를 볼 수 있고 5 ㎛ 이하 정밀도의 스캐너로 계측해 도 STL의 구성에 문제가 있ofCAD상의 재현성이 좋지 않다 계측 정밀도를 걱정해도 어쩔 수 없다.

디자인 화면상에 마진의 상태를 논의해도 의미가 없다 한 가지 더 CAD에 관해 오해가 많은 부분을 짚어보자. 스캐너로 모형을 읽으면 마진의 각이 둥글게 보인다고 말하는 분이 상당히 많다 CAD 디자인 화면을 보고 그렇게 말하는 것 같다. 우리들이 디자인하는 화면은 STL 데이터에 smooth shading을 적용한 결과이므로 그렇게 보이는 것이 다 처음 데이터는 flat shading이라고 부른다 디자인 화면에서 깨끗하게 보이도록 처음 데이터를 활택 한 면으 로 보이게 할 뿐, 실제는 처음 데이터(flat shading)를 다룬다 확실히 이론상 점군으로 edge를 만들기가 어렵다고 하는데. 디자인 화면에서 edge의 소실을 논의하는 경우가 많으므로 정정했으면 한다 위의 내용을 이해하면 디자인 화면상에 마진 라진의 설정이 빨라진다. smooth shading 된 것을 보면 마진 라인의 상하가 갈피를 못 잡고 있다.

처음 데이터는 하나의 선으로 표현되어 트리밍만 잘하면 cad 가 처음 계산해서 나온 라인과 차이가 없고 설계 시간을 단출할 수 있어 작업이 힘들지 않다 스캐너 & CAD 결론 스캐너와 캐드에 관련된 글을 소개함으로 기공계에서 꼭 필요한 부분과 세밀히 살 편야 할부분은

• 1. 기공소 환경에서도 계측 정밀도가 안정적인 스캐너
• 2. 점군 정밀도, STL 정밀도 3. 처리속도 (폴리 건화 처리, 디자인 처리 ) 위의 세 가지 기준을 적절하게 아우르는 시스템을 선택해야 하며
• 3 shape밖에 지금까지는 이 부분을 통과한다고 생각하지만 많은 부분의 회사들이 거의 다 따라온 거 같다 조만간 동등한 위치에서 경쟁하였으면 한다.

치과 그리고 기공사 그리고 환자 서로 연합하고 소통하여요 질 좋은 보철을 제작하고 환자도 그걸 세팅하였으면 한다 앞으로도 환자를 위한 기공 작업을 위해서 계속 포스팅하도록 하겠습니다 참고문헌은 : 3 셰프 홈페이지와 컨텐 데스 내용에 관련하였습니다 CAD. CAM의 치과 이용