3D프린팅 모델 베이스를 이용한 치간칫솔의 인공치태 세정효과

Abstract

연구목적 : 치간위생도구의 올바른 선택과 사용에 관한 많은 연구가 수행된 바 있으며, 환자들의 수용도와 선호도가 높을 뿐만 아니라 치간부에서는 치간칫솔이 가장 효과적인 것으로 평가되고 있다. 하지만 치간칫솔의 크기 선택 및 사용 횟수에 대한 객관적 근거가 명확하지 않아 실험에 근거한 객관적이고 정량적인 결과가 필요하였다. 임상적 접근으로는 비용적, 시간적 문제뿐만 아니라 정량적 평가를 위한 기존 치태지수 평가 기준의 한계가 있었고, 비임상 연구에서는 실제 구강 구조의 재현성과 평가방식의 객관성에 한계가 있었다. 본 연구에서는 Computer-Aided Design(CAD)과 3D프린터를 이용한 모델을 제작하고 실험하여 객관적이고 재현이 가능한 연구 방법을 활용하여 사람의 치아 구조와 치간공극을 정밀하게 구현될 수 있도록 하였고, 연구 결과를 통해 치간공극 크기 별 적절한 치간칫솔의 크기 및 사용 횟수에 대한 기초 결과를 제시하고자 하였다.

연구방법 : CAD와 3D프린터를 이용하여 두 가지 크기(0.7과 1.2mm)를 가진 치간공극 모델(치아)과 모델베이스(치은)를 제작하였다. 치간칫솔 직경 별(0.6, 0.7, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5mm) 세정 효율을 평가하기 위해서 모델의 치간에 인공치태를 도포하였고, 9차 주기의 치간칫솔질을 수행하였다. 이후 디지털카메라를 이용하여 회차별 치간공극의 변화를 기록하였고, 촬영을 통해 얻은 디지털영상은 Image J(U.S. National Institute of Health, Bethesda, MD, USA)를 이용하여 인공치태가 세정된 부분의 픽셀을 백분율로 분석하였다.

연구결과 : 0.7mm 치간공극과 1.2mm 치간공극 모델에 치간칫솔을 사용하여 9차 주기의 치간칫솔질을 수행하였고, 치간칫솔의 직경을 달리하여 실험을 재현하였을 때 5차 주기에서 안정상태가 형성되었다. 안정상태가 형성된 지점에서, 두 가지 모델의 세정 효율은 각각 69.9∼86.4% 와 49.8∼75.4%였다. 이러한 결과를 근거로 0.7mm 치간공극과 1.2mm 치간공극에 대한 최적의 치간칫솔의 직경은 각각 1.2mm 치간칫솔과 1.5mm 치간칫솔이었고, 5차 주기의 치간칫솔질이 가장 효율적이었다. 세정효과는 9회 차에서 86.4%와 75.4%로 가장 높았다.

결론 : 사람의 치간공극 구조를 CAD와 3D프린터로 제작한 모델과 모델베이스는 치간칫솔을 사용한 인공치태 세정 실험에 적합한 모델임을 입증하였다. 치간공극에 존재하는 인공치태 세정 효율을 정량적으로 측정하였고, 재현할 수 있음을 확인하였다. 실험 결과로는 치간공극의 크기에 따른 치간칫솔의 크기를 제시하였고, 세정 시 5차 주기의 치간칫솔질이 가장 효율적인 횟수임을 확인하였다. 또한, 3D프린팅 모델을 제시하여 향후 치간칫솔의 세정 효율에 대한 더욱이 객관적이고 정량적인 분석이 가능해질 것이다.

Background: Among interdental cleansing devices (ICDs), interdental brushes (IDBs) are in the spotlight because they can effectively remove plaque from interdental surfaces. Guidance on the correct use of ICDs, such as IDBs, is required to prevent dental plaque accumulation. Since it is impossible to confirm the interdental proximal surface unless extracted, it is difficult to conduct quantitative experiments. This study presented an efficient way to evaluate IDBs by realizing dental structures and embrasures using a Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing (CAD/CAM) and a 3D printer. Methods: Two different sizes of embrasure(0.7 and 1.2 mm) crown models were prepared with CAD/CAM and a 3D printer. To evaluate the cleaning efficacy of IDBs of each size(0.6, 0.7, 0.8, 1.0, 1.2, and 1.5 mm diameters), the 9th cycle of brush move was performed where artificial plaque was spread and a digital camera was used to record the process. The pixels and percentage of cleaning from the recorded digital images were analyzed.

Results: The plateau was formed after the 5th brushing cycle under all conditions after the 5th cycle, the cleaning efficacy of the two crown models was 69.3 ∼ 86.4 % and 49.8 ∼ 75.4 %. In these results, the optimal diameters for the IDB were 1.2 and 1.5 mm for embrasure sizes of 0.7 and 1.2 mm, respectively. Moreover, the cleaning efficacy was the highest at 86.4 % and 75.4 % after the 9th cycle.

Conclusions: The 3D printed model base for the human oral embrasure structure is an adequate model to test artificial plaque removal using IDB. The use of IDBs for more than five cycles does not support the conventional idea that a greater number of IDB brushing moves is more effective in a statistically substantial manner.