I. 서론
1960년대 중반부터 시작된 치과용 임플란트는 Branemark 교수가 1981년도에 15년 임상결과를 보고한 이래, 결손치를 수복하는 예지성 높은 치료옵션으로 사용되고 있다1. 그동안에 이루어진 다양한 임상연구들에서 임플란트의 매우 높은 생존율이 보고되면서2-5, 최근에는 단순히 임플란트의 생존뿐 아니라, 적은 치조골 흡수, 심미적 결과 등에 관심을 가지며 다양한 측면에서의 성공을 목표로 하고 있다6,7.
수복할 보철물의 형태와 위치를 미리 결정한 후, 임플란트 식립 위치를 계획하고 식립하는 과정은 “prosthetic-driven implantology”라는 개념으로 불리고 있다8. 미리 임플
란트의 식립 위치를 계획하지 않고 판막을 연 후에 잔존 치조골만을 기준으로 임플란트를 식립하는 것은 적절하지 못한 식립 위치로 인하여 보철수복 단계에서 다양한 어려움을 가져왔고, 그에 따르는 역학적․생물학적 complication들을 유발하는 경우가 많았다9,10. 특히 전치부 임플란트의 경우 부적절한 식립 위치는 연조직, 치조골의 흡수로 인하여 심미적으로 불량한 결과를 유발할 수 있다는 문제를 가지고 있다11.
전통적으로 환자에서 채득한 석고모형을 기반으로, 수작업으로 제작한 임플란트 수술가이드가 오랜기간 사용되어 왔다12,13. 기공 작업을 통하여, 임플란트를 수복할 치아 결손부위에 인공치를 배열하거나 왁스업 과정의 수행을 통해 최종적인 수복 치아의 외형을 형성하고 그 외형을 기반으로 하여 수술가이드가 제작되었다. 모형의 복제, vacuum-formed matrix의 제작 및 레진 전입의 과정을 거쳐 제작하던 수술가이드는, 최근 개발되어 점차 그 사용 범위를 넓혀가고 있는 3D프린터를 사용해서도 제작이 가능하다. 그러나 이 가이드는 Cone-beam Computed Tomography (CBCT) 등의 영상정보와 무관하게 석고모형만을 기반으로 이루어지는 작업이기 때문에 수술 부위에 대하여 미리 정확한 위치를 계획하는 장치는 아니었으며, 최종적인 수복물의 목표 형태를 수술 중에 계속 관찰할 수 있기 때문에, 그 정보를 기반으로 하고 치조골의 외형을 직접 눈으로 관찰하면서 임플란트를 식립하는 시스템이었다.
최근에는 구강 내의 정보를 디지털화할 수 있는 구강스캐너나 모델스캐너 등의 광학장비가 발전함으로 인하여 조금 더 발전된 개념의 수술가이드의 사용빈도가 증가하고 있다. 최종적으로 수복하고자 하는 치아의 외형과 CBCT를 연계하여 식립 계획을 수립하는, 현대적인 개념의 computer-guided 수술가이드이기 때문에 더욱 더 정확한 수술 계획이 가능하며, 하치조신경, 상악동, 인접치 등 주요 해부학적 구조를 고려하여 임플란트의 위치를 결정할 수 있다. 기존에 사용하던 conventional 수술가이드 처럼 직접 치조골을 눈으로 확인해야 할 필요성이 적기 때문에 flapless나 punched-flap을 사용하는 등의 minimal invasive한 식립도 가능하다14,15.
Computer-guided 수술 가이드는 잔존치아의 형태 정보를 기반으로 하여 CBCT와 구강스캐너 혹은 석고모형을 스캔한 디지털 데이터를 중첩하여 컴퓨터상에서 임플란트의 위치를 지정하는 과정으로 수술계획을 세우게 된다16. 이 중첩과정은 computer-guided 수술가이드의 제작에서 가장 중요한 과정 중 하나인데, 환자의 악궁에 매우 많은 수의 기존 금속 수복물이 존재하는 경우, 원활한 중첩이 어려운 경우가 많다17. CBCT와 구강 내 데이터는 잔존치아를 기준으로 중첩이 되는데, 잔존 치아의 보철물이 CBCT 결과물에 scattering을 일으켜 치아 형태를 정확하게 판별하기 어려운 경우가 많기 때문이다. 이런 경우에는 완전무치악에서 virtual planning을 수행하는 방식과 유사하게, CBCT 촬영 시 중첩의 기준이 될 만한 보조도구인 인공적인 landmark를 만들어 주어야 하며, 완전무치악에서는 환자의 기존 총의치를 복제한 방사선 촬영용 가이드를 사용하는 경우가 많다16.
본 증례에서는 임플란트의 식립 및 수복이 필요한 환자로, 기존 잔존치에 다수의 금속수복물이 존재하여 기존의 부분무치악 환자에서 진행하는 방식의 computer-guided implant planning이 어려운 것으로 판단되어, 방사선 촬영용 트레이를 사용하여 virtual planning 및 임플란트 식립을 진행한 증례를 소개하고자 한다.
II. 증례보고
불편감이 큰 어금니의 발치 후 임플란트로 무치악 부위를 수복하고 싶다는 주소로 60세 여자 환자가 연세대학교 치과대학병원 보철과에 의뢰되었다(Fig. 1). 환자는 보존과, 치주과 등을 돌며 상악좌측제1대구치의 유지 가능성에 대하여 많은 평가를 받았으나 2차우식 및 치근단 염증 등으로 인하여 발치가 요구되는 상황이었다. 해당 치아는 잔존 가능성이 없는 것으로 최종적으로 평가한 후 발치를 시행하였다. 2개월의 치유기간을 거친 후 임플란트를 식립하고 결손 부위를 수복하기로 계획하였다.
Fig. 1.
Panorama x-ray imaging at the first examination. Extraction of the left maxillary first molar and implant placement were scheduled because of patient’s discomfort due to recurrent caries and periapical lesion.
Jong-Eun Kim et al. : Virtual Planning of 3-Dimensional Implant Position Using a Radiopaque Scanning Tray. Implantology 2016
발거한 치아 부위인 상악좌측제1대구치 부위의 임플란트 식립 및 수복은 computer-guided 수술가이드를 제작하여 진행하기로 하였다. 그러나 환자의 발거 치아를 포함한 상악의 모든 치아 및 임플란트는 금속 수복물로 수복되어 있었기에 CBCT 촬영 시 많은 양의 scatterring이 예상되었다. CBCT 촬영 전에 방사선 촬영용 기성트레이(R2tray; Megagen Co, Seoul, Korea)를 적용하기로 하였다. 알지네이트로 상․하악 인상을 채득한 후, 교합관계를 채득하였다. CBCT를 촬영하기 위하여 방사선 촬영용 트레이에 polyether material (Impregum; 3M ESPE)를 담은 후 악궁의 치열에 적용하여 주었다. 재료가 완전히 세팅된 후 해당 트레이를 착용한 채로 CBCT를 촬영하였다. CBCT를 촬영한 후 트레이는 제거되었다(Fig. 2A).
Fig. 2.
(A) CBCT was taken after a radiographic guide tray filled with polyether impression material was put on maxillary dentition. (B) Combination radiographic guide tray with maxillary dental cast. Scanned data was used in the superimposition procedure with CBCT data.
Jong-Eun Kim et al. : Virtual Planning of 3-Dimensional Implant Position Using a Radiopaque Scanning Tray. Implantology 2016
진단 및 수술가이드를 제작하기 위한 정보를 모두 채득한 후, 3차원 모델스캐너(Identica Blue; Medit Co, Seoul, Korea)를 이용하여 상․하악 인상체로 만든 석고모형 및 교합관계를 스캔하였다. 그 후 임플란트가 식립될 악궁인 상악 석고모형을 방사선 촬영용 트레이의 impression에 적용해 주고(Fig. 2B), 스캔을 시행하였다. 상악의 석고모형과 방사선 촬영용 트레이가 적용된 상악의 석고모형을 스캔한 데이터는 CAD 소프트웨어(Exocad software; Exocad GmbH, Germany)에서 스캔등록(Scan registration) 옵션을 사용하여 동일한 부위를 기준으로 관계를 설정하여 주었다(Fig. 3).
Fig. 3.
(A) Superimposition process between scan data of the radiographic guide tray and the combination data obtained with radiographic guide tray and maxillary dental cast. (B) Superimposition process was completed.
Jong-Eun Kim et al. : Virtual Planning of 3-Dimensional Implant Position Using a Radiopaque Scanning Tray. Implantology 2016
스캔과정 및 스캔데이터 간의 정렬 단계를 거친 후 진단 과정을 시작하였다. 수복할 치아의 외형을 3shape CAD software (3shape dental system; 3shape A/S, Copenhagen, Denmark)에서 결정하여 배열한 후, 준비한 스캔데이터들과 수복치아 외형 데이터를 임플란트 진단용 소프트웨어(R2gate; Megagen)로 불러왔다. 임플란트 식립 위치 결정 및 수술계획이 시행되었다. 가장 먼저 CBCT 데이터와 환자의 치열 데이터를 중첩하는 과정부터 시행하였다(Fig. 4A). 예상대로 CBCT의 scattering이 심하여 단순히 잔존 치아들을 기준으로 데이터를 중첩하는 것에는 한계가 있었다. 방사선 촬영용 트레이에 상악 석고모형이 장착된 상태의 스캔데이터를 CBCT상의 트레이 외형과 중첩하는 과정을 시행하였다. 상악의 석고모형 스캔데이터는 그 위치 관계를 미리 정렬해 놓았기 때문에 불러오는 것만으로도 CBCT와의 관계를 형성할 수 있었다. 기존의 트레이에 상악 석고모형이 장착된 상태의 스캔데이터는 제거하여 준 후 수복할 치아의 외형을 불러오고, 임플란트 식립 위치를 계획하였다(Fig. 4B). 임플란트는 수복할 치아의 외형을 기준으로 하여 central fossa에 올 수 있도록 배열되었다. 계획한 임플란트 위치에 맞추어 수술가이드를 디자인한 후 3D 프린터(MegPrinter, Megagen)로 출력하였다. 출력한 수술가이드의 외형을 다듬고, 수술용 드릴이 들어가는 hole의 직경이 적절하게 출력되었는지 확인 후, 회전 기구(Hole trimmer; MegaGen, Seoul, Korea)로 다듬어 주었다. 완성된 수술가이드의 적합도를 석고모형에서 확인하였다(Fig. 5).
Fig. 4.
(A) Superimposition process with CBCT using outline of radiographic guide tray of combination scan data. (B) Implant planning based on CBCT data and virtual arranged tooth after superimposition process.
Jong-Eun Kim et al. : Virtual Planning of 3-Dimensional Implant Position Using a Radiopaque Scanning Tray. Implantology 2016
수술 당일 구강 내에서 시적 후 적합도에 문제가 없음을 확인하였고, MegaGen 임플란트 드릴 키트(R2 Universal Kit; MegaGen, Seoul, Korea)를 사용하여 상악좌측제1대구치 부위의 임플란트 식립을 시행하였다. 목표한 위치에 정확하게 임플란트가 식립되었음을 확인할 수 있었다(Fig. 6, 7).
Fig. 6.
(A) Surgical guide prosthesis was tried in, in order to check fitness. (B) Implant surgery was performed with specialized surgical drill kit for implant guided surgery procedure. (C) It was confirmed that implant was installed in the planning position.
Jong-Eun Kim et al. : Virtual Planning of 3-Dimensional Implant Position Using a Radiopaque Scanning Tray. Implantology 2016
III. 총괄 및 고찰
Computer-guided 임플란트 수술가이드의 제작과정에서는 구강 내 치열을 재현한 석고모형이나 구강스캐너와 촬영한 데이터와 CBCT의 중첩이 정확하게 이루어지는 것이 핵심 과정이다. CBCT에서 촬영된 영상에 재현된 치아는 그 정밀도나 선예도가 떨어져 해당 데이터 위에서 수술가이드를 제작하는 것은 정확도가 떨어진다. 그래서 CBCT와 구강 내 치열에 대한 스캔데이터를 중첩한 뒤 CBCT상에서 임플란트 식립을 계획하고 수술가이드는 석고모형 스캔데이터 위에서 제작하는 방식을 사용한다. 그러나 본 증례처럼 잔존치열의 대부분에 금속이 포함된 보철물을 가지고 있는 경우에, CBCT에 많은 양의 scattering이 발생하기 때문에 중첩을 위한 landmark가 부족한 경우가 많으며, 대부분 부정확한 중첩이 이루어지는 경우가 많기 때문에 부정확한 임플란트의 식립으로 이어지게 된다.
본 증례에서는 방사선 촬영용 트레이를 중첩을 위한 매개 구조물로 사용하여 CBCT와 중첩을 시행하였고, 석고모형을 트레이에 장착한 모형과 석고모형과의 위치 관계를 옮겨주는 방식으로 중첩을 시행하였다. 이는 치아가 없는 완전무치악에서 처럼 중첩을 위한 인공적 구조물을 사용하는 방식이며, 이 과정을 통해 scattering이 중첩에 영향을 주지 않는 것을 확인할 수 있었다. 방사선 촬영용 트레이는 CBCT와의 중첩에만 활용할 뿐 실제 수술가이드의 디자인, 제작은 결손치가 있는 상악 석고모형에서 하는 것이기에 기존의 제작방식과 동일한 과정으로 진행할 수 있었다. 무엇보다 scattering이 존재함에도 직접 중첩하는 방식으로 제작하였을 때에 정확한 중첩이 어려운 경우가 많았기 때문에 이런 방식을 통한 해결이 가능하다는 것을 확인하였다. 본 증례처럼 전체 치열이 보철물로 이루어져 있지 않더라도 꽤 많은 치아에 보철물이 있어 중첩이 잘 이루어질지 확실하게 알 수 없는 경우나, 잔존치가 넓게 분포되어 있지 않아 중첩에 어려움이 예상되는 경우에 이런 방사선 촬영용 트레이를 활용할 수 있을 것이다.
본 증례에서는 방사선 촬영용 트레이에 polyether material을 적용한 후 촬영하였는데, polyether 재료에 약간의 radiopaque한 특성이 있어 재료의 적용 외형을 확인할 수 있었다. 이는 해당 재료와 치아가 얼마나 밀접하게 적합되어 있는지를 CBCT 영상을 통해 확인할 수 있도록 도움을 주었으며 이는 수술가이드의 정확도와도 연결되는 부분이기에 중요한 요소라 생각된다. 고무인상재 등을 적용할 때에 방사선에 전혀 나오지 않는 재료의 경우 트레이의 정확한 적합을 확인할 수 없기 때문에, 재료의 선택에도 주의를 기울여야 할 것이다.
그러나 일반적인 제작방식보다 스캔횟수가 많다는 점과 트레이를 석고모형에 적용시킨 스캔 데이터와 석고모형만 스캔한 데이터의 관계를 형성하는 스캔등록 과정을 추가로 거쳐야 한다는 점은 단점으로 지적될 수 있다. 본 증례에 사용한 방사선 촬영용 트레이는 비교적 적은 부피를 가지고 구강 밖으로도 약간만 노출되는 형태이나, 환자가 CBCT를 촬영할 때 방사선 촬영용 트레이를 구강 내에 장착한 상태로 이동해야 하기 때문에 영상치의학과가 따로 분리되어 있는 진료 환경에서는 환자에게 불편감을 줄 수 있다.
또한 석고모형의 제작을 위한 인상채득 시에 알지네이트를 사용하고, 방사선 촬영용 트레이에는 더욱 정밀한 polyether 재료를 사용한 점은 약간의 에러 유발 가능성이 있을 것으로 생각된다. CBCT 촬영 이후에 석고모형을 스캔하는 과정에서 석고모형을 방사선 촬영용 트레이에 적용한 후 스캔하는 과정이 필요한데, 재료의 정밀도 차이는 완전한 적합이 이루어지지 않도록 할 수 있기 때문이다. 석고모형 제작을 위한 인상의 채득 단계에서도 더욱 정밀한 재료를 사용한다면 이런 오차의 가능성을 줄여줄 수 있을 것이다.
Computer-guided 임플란트 수술 가이드를 제작하는 과정에서는 가이드 제작 업체마다 소프트웨어에서 제공하는 중첩 옵션이 다르기 때문에 원활한 임플란트 식립 위치의 진단, 수술가이드의 제작 및 사용을 위해서는 제작업체마다 증례에 따라 어떤 데이터들을 필요로 하는지 숙지할 필요가 있을 것이다. 또한 가이드 수술 시스템에 사용되는 수술키트의 정확한 사용법을 숙지하여야 한다. 또한 가이드 수술의 경우 구치부의 개구량이 충분하지 못한 경우에는 사용이 어려운 경우가 많으므로 환자의 개구량에 대한 평가는 항상 선행되어야 할 것으로 사료된다.
추후, 일반적인 중첩 방식에 비하여 방사선 촬영용 트레이를 활용한 중첩 방식이 임플란트 수술과정에 얼마나 정확한 결과를 얻을 수 있는지에 대한 실험연구가 제시되어야 할 것으로 사료된다.
