Validity of Arch Relationship Measurements in Digital Dental Models

Jiin Ryu; ByoungEun Yang; Hyelim Lee

doi:10.5933/JKAPD.2022.49.1.14

J Korean Acad Pediatr Dent > Volume 49(1); 2022 > Article

디지털 치열 모형에서 악궁 관계 지표 측정의 타당성

Original Article

J Korean Acad Pediatr Dent 2022;49(1): 14-24.

Published online: February 28, 2022

DOI: https://doi.org/10.5933/JKAPD.2022.49.1.14

디지털 치열 모형에서 악궁 관계 지표 측정의 타당성

류지인¹

, 양병은²

, 이혜림^1,²

¹한림대학교 의과대학 한림대학교성심병원 소아치과학교실

²한림대학교 임상치의학대학원

Validity of Arch Relationship Measurements in Digital Dental Models

Jiin Ryu¹, ByoungEun Yang², Hyelim Lee^1,²

¹Department of Pediatric Dentistry, Dental Clinic Center, Hallym University Sacred Heart Hospital

²Graduate School of Clinical Dentistry, Hallym University

Corresponding author : Hyelim Lee Department of Pediatric Dentistry, Dental Clinic Center, Hallym University Sacred Heart Hospital, 896, Pyengchon-dong, Dongan-gu, Anyang, Gyeonggi, 14068, Republic of Korea
Tel: +82-31-380-5973 / Fax: +82-31-380-1726 / E-mail: onlylove0210@naver.com

※ This study was supported by the Medical Device Technology Development Program funded by the Ministry of Trade, Industry, and Energy, Republic of Korea.

Received April 30, 2021 Revised September 16, 2021 Accepted August 24, 2021

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초록

이 연구의 목적은 디지털 치열 모형에서 치아 폭경, 볼튼 비율, 수평 피개, 수직 피개를 포함한 교정적 측정의 타당성을 확인하는 것이다.

만 12 - 18세의 환자를 대상으로 세가지 형태의 치열 모형을 획득하였다. 기존의 석고 모형을 형성하였고, DOF freedom HD 모형 스캐너를 통해 디지털 모형으로 변환하였다. 그리고 CS3600 구강 스캐너로 디지털 모형을 형성하였다. 각 모형에서 측정 시행 후, 급내 상관 계수를 통해 계측의 신뢰성과 재현성을 확인하였으며, 대응 표본 t 검정을 사용하여 타당성을 평가하였다.

결과적으로 모든 군에서 급내 상관계수는 0.750을 초과하여 연구자 내 신뢰성과 연구자 간 재현성이 있음을 확인하였다. 모형 스캔한 군은 전체 및 전치 볼튼 비율, 수평 및 수직 피개에서 타당성을 보였다. 구강 스캔한 군은 전치 볼튼 비율, 수평 피개에서 타당성을 보였다.

구강 스캔한 디지털 모형을 이용한 계측은 인상 채득에 어려움이 있는 소아 청소년에게 고려할 수 있는 대안이다. 하지만 임상에서 이를 교정적 분석에 이용할 경우 오차를 고려한 적용이 필요하다.

Abstract

The aim of the present study is to evaluate the validity of orthodontic measurements including tooth width, Bolton ratio, overjet and overbite on the digital dental models.

Dental models of the subjects aged 12 to 18 were obtained in 3 different forms, which were conventional stone model, digital model created with Freedom HD model scanner, and digital model produced with CS3600 intraoral scanner. After measurements were made on the models, reliability and reproducibility of the measurements were evaluated by using intraclass correlation coefficient, while validity was assessed with paired t-test.

As a result, significant reliability and reproducibility were verified, with intraclass correlation coefficient exceeding 0.750 in all groups. Measurements of the model scanned group showed an adequate validity in overall and anterior Bolton ratio, overjet, and overbite. Intraoral scanned models showed an adequate validity in anterior Bolton ratio, and overjet.

Measurement on intraoral scanned digital models can be considered as an alternative for young children who have difficulty in taking impression. Furthermore, careful considerations on measurement error should be made in clinical situations.

Keywords: Intraoral scanner, Digital model, Digital measurement, Bolton ratio, Overjet, Overbite

Ⅰ. 서 론

치과 진료 시스템의 디지털화에 따라 현재 대부분의 치과가 컴퓨터를 이용하여 진료 기록, 방사선 사진 등 환자의 모든 정보를 관리한다[1]. 또한 진단용 모형에서도 디지털 모형의 사용이 증가하고 있다.

석고 모형은 치과의 전 영역에서 진단 및 치료 계획 수립의 기준으로 사용되어 왔으며, 특히 교정 환자의 기록에 필수적이다. 하지만 석고 모형을 장기간 보관하기 위해서는 넓은 장소와 적합한 환경이 필요하며, 보관 중 파손 및 분실의 위험이 있다[2]. 이러한 한계를 극복할 수 있는 대안으로 디지털 모형이 부각되었다[3]. 1990년대부터 치과용 디지털 모형 제작을 위한 다양한 프로그램이 개발되었고, 현재까지 활발한 연구가 진행되고 있다[4,5]. 디지털 모형이 기존의 석고 모형과 유사한 수준의 정확도와 재현성을 보이는 것으로 알려져 있다[6-9].

현재 디지털 모형을 얻는 방법 중에서 콘빔형 전산화단층촬영 장치(Cone Beam Computed Tomography, CBCT), 모형 및 인상체의 3D 스캐너, 구강 스캐너가 대표적이다. 3차원 영상 분석이 필요한 환자에서 CBCT 영상을 이용하면 치아 모형 채득 과정을 생략할 수 있다. 3차원 영상 분석이 필수적이지 않은 경우, 3D 스캐너 및 구강 스캐너를 활용하면 불필요한 방사선 노출 없이 디지털 모형을 획득할 수 있다. 인상체나 석고 모형을 스캔하는 3D 스캐너를 사용하기 위해서는 치열 인상과 석고 모형 형성 과정이 필요하다. 구강 스캐너는 구강 내에서 치열을 직접 스캔하기 때문에 치열 왜곡을 일으키는 위 과정들을 생략할 수 있다.

교정 진단 분야에서는 구강 스캐너를 이용한 디지털 모형 분석의 타당성과 신뢰성에 대한 연구가 진행되고 있는데, 아직 CS3600(Carestream Dental, Atlanta, USA) 등의 최신 스캐너를 이용한 연구는 부족하며, 협조도가 좋지 않은 18세 미만의 청소년을 대상으로 한 연구는 거의 없다. 특히 상하악의 치아 크기나 교합 관계의 악간 비교 시, 모형을 이용해 치열을 분석하므로 디지털 모형 분석의 타당성을 밝힐 필요가 있다.

따라서 이 연구의 목적은 12 - 18세 환자를 대상으로 3D 모형 및 최신 구강 스캐너를 이용한 디지털 치열 모형에서 치아의 폭경, 볼튼 비율, 수평 및 수직 피개를 계측하고 이를 석고 모형의 수동 계측과 비교하여 디지털 모형 계측의 타당성을 확인하는 것이다.

Ⅱ. 연구 대상 및 방법

이 연구는 한림대학교 성심병원 윤리위원회(Institutional Review Board, IRB)의 승인을 받아 시행되었다(IRB No. 2021-04-010).

1. 연구대상

2020년 1월부터 2021년 1월까지 한림대학교 성심병원 소아 치과를 방문하여, 교정 치료 전 진단을 위해 석고 및 디지털 모형을 채득한 12 - 18세 환자를 연구 대상으로 하였다. 제1대구치가 완전히 맹출한 영구치열기의 환자를 선정하였으며 치아의 개수 및 해부학적 형태의 선천적 혹은 후천적 이상이 있는 자, 그리고 2급 수복 및 보철물, 구강 내 장치, 브라켓 등의 치아 부착물이 있는 자는 제외하였다. 연구 대상의 표본 수는 G*power 3.0 버전 소프트웨어(Franz Faul. Universität Kiel, Kiel, Germany)에서 유의수준 α = 0.05로 지정하여 95% power, 0.8 effect size로 하였을 때 최소 19명으로 계산되었으며, 총 30명(남자 15명, 여자 15명)을 대상으로 하였다.

모든 환자에게서 3가지 유형의 치열 모형을 획득하였다(Fig. 1). 알지네이트 인상재 Cavex Impressional Normal Set(Cavex Holland BV, Haarlem, Netherlands)를 이용하여 치열 인상을 채득하였고, 교정용 경석고 Rhombstone White(Ryoka dental, MieKen, Japan)를 이용하여 석고 모형을 제작하였다(I군). 제작된 석고 모형을 3D 모형 스캐너 Freedom HD(DOF Inc., Seoul, Republic of Korea)로 스캔하고, 소프트웨어 Exocad DentalCAD(Exocad GmbH, Darmstadt, Germany)를 이용하여 디지털 모형으로 변환하였다(II군). 그리고 환자의 치열궁을 구강 스캐너 CS3600로 스캔하고, 같은 방법으로 디지털 모형을 형성하였다(III군). 환자의 인상 채득과 구강 스캔은 숙달된 치과위생사 1명에 의해 같은 날 시행되었으며, 구강 스캐너는 치아에서 1 - 2 mm의 간격을 두고 촬영하였다.

2. 연구방법

소프트웨어 사용에 충분히 숙련된 치과의사 2명의 계측을 통해 계측의 신뢰성과 재현성을 평가하였으며, 군 간의 비교를 통해 타당성을 확인하였다(Fig. 2). 신뢰성은 동일한 조건에서 측정을 반복할 수 있는 정도로 일관된 결과를 생성하는 능력으로 정의된다[10]. 이 연구에서는 한 연구자가 2주 간격으로 2회의 측정을 하여 반복된 측정 간의 일치도를 확인하였다. 재현성은 동일한 대상에 대해 동일한 방법으로 얻은 독립적인 측정값이 서로 다른 조건에서 일치하는 정도로 정의된다[11]. 이 연구에서는 다른 검사자가 측정 방법을 정확하게 재현할 수 있는 능력으로 간주하여, 2명의 연구자의 측정 간 일치도를 확인하였다. 타당성은 측정이 관심 대상을 나타내는 범위 또는 의도한 것을 제대로 측정해내는 정도로 정의된다[12]. 이 연구에서는 타당성 분석을 위해 제1연구자의 반복 측정의 평균값을 계산하였다. 그리고 석고 모형의 수동 계측 평균값에 대한 디지털 모형의 디지털 계측 평균값의 근접도로 평가하였다.

치아의 폭경, 수평 피개, 수직 피개 계측을 위해 석고 모형에는 디지털 버니어 캘리퍼스 CD-20PSX(Mitutoyo, Kawasaki, Japan)를 이용하였고, 디지털 모형은 소프트웨어 Exocad DentalCAD로 디지털 계측을 시행하였다. 상악과 하악의 제1대구치부터 반대측 제1대구치까지, 교합면에서의 최대 근원심 길이를 측정하여 치아의 폭경을 구하였다. 그리고 측정된 폭경을 이용하여 상하악 견치까지의 전치 볼튼 비율과 상하악 제1대구치까지의 전체 볼튼 비율을 구하였다. 수평 피개는 상악 절치의 순측 표면에서 하악 절치의 순측 표면까지의 거리를 밀리미터 단위로 측정하였고, 상악 절치들의 경사가 다른 경우 최대값이 기록되었다. 수직 피개는 상악 중절치에 의한 하악 절치의 수직 중첩량을 밀리미터 단위로 측정하였으며 최대값이 기록되었다.

3. 통계처리

모든 측정은 2명의 연구자에 의해 시행되었으며 급내 상관 계수(intraclass correlation coefficient, ICC)를 계산하여 연구자 내 신뢰성과 연구자 간 재현성을 분석하였다. ICC 값이 0.5 미만이면 poor, 0.5 - 0.75이면 moderate, 0.75 - 0.9이면 good, 0.9 이상이면 excellent로 평가하였다. 모형 스캐너를 이용한 디지털 모형과 구강 스캐너를 이용한 디지털 모형의 석고 모형에 대한 타당성을 각각 평가하기 위하여 대응 표본 t 검정을 이용하였다. 모든 통계 분석은 소프트웨어 IBM SPSS Statistics 26.0(SPSS Inc., Chicago, USA)를 이용하였다.

Ⅲ. 연구 성적

1. ICC를 통한 측정의 신뢰성 평가

신뢰성 평가를 위해 두 연구자가 2회의 측정을 시행하였고 측정 결과는 다음과 같다(Table 1, 2). 제1연구자와 2연구자의 연구자 내 신뢰성은 각 치아의 폭경, 상악 전치부 치아 폭경의 합, 하악 전치부 치아 폭경의 합, 상악 전체 치아 폭경의 합, 하악 전체 치아 폭경의 합, 전치 볼튼 비율, 전체 볼튼 비율, 수평 피개, 수직 피개 모두에서 ICC 0.9 이상으로 높은 신뢰도를 보였다(p < 0.0001).

2. ICC를 통한 측정의 재현성 평가

모든 군에서 ICC 0.75 이상의 유의미한 연구자 간의 재현성을 보였다(Table 3, p < 0.0001). I군에서 상악 우측 제1소구치, 상악 좌측 측절치, 상악 좌측 제1, 2소구치, 하악 좌측 제2소구치, 하악 좌우측 측절치, 하악 좌우측 중절치, 하악 우측 제1, 2소구치, 하악 전치부 치아 폭경의 합, 하악 전체 치아 폭경의 합, 전치 볼튼 비율, 전체 볼튼 비율에서 ICC 0.75 이상이었고 그 외에는 모두 0.9 이상이었다. II군에서는 모두 ICC 0.9 이상이었다. III군에서 상악 우측 중절치, 상악 좌측 측절치, 하악 좌우측 중절치, 하악 전치부 치아 폭경의 합, 전치 볼튼 비율, 전체 볼튼 비율은 ICC 0.75 이상이었고 그 외에는 모두 0.9 이상이었다.

3. 타당성 평가

I군과 II군, I군과 III군을 비교하여 디지털 모형 계측의 타당성을 확인하였다(Table 4). I군과 II군 간에는 상악 우측 제1소구치(p = 0.007), 상악 좌측 제1소구치(p = 0.014), 하악 좌측 제1대구치(p = 0.018), 하악 우측 제1대구치(p = 0.044)에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 그 외의 항목들은 유의한 차이를 보이지 않아 타당성이 있음을 확인하였다. I군과 III군 간에는 상악 우측 제1소구치(p = 0.009), 상악 우측 중절치(p = 0.023), 상악 좌측 제1소구치(p = 0.022), 하악 좌측 제1대구치(p = 0.002), 하악 좌측 제1소구치(p = 0.018), 하악 우측 제1대구치(p = 0.024), 하악 전체 치아 폭경의 합(p = 0.006), 전체 볼튼 비율(p = 0.006), 수직 피개(p = 0.002)에서 유의한 차이를 보였다. 그 외에는 유의한 차이를 보이지 않아 타당성이 있음을 확인하였다.

Ⅳ. 총괄 및 고찰

한 개인이 성장하는 동안 치아의 위치가 지속적으로 변화함에 따라 교합이 발달하며, 성장이 끝난 이후에도 어느 정도의 변화가 지속된다[13]. 교합 관계는 부정 교합의 중요한 평가 지표로써 교정 진단을 위해 검사하는 필수적인 항목이다[14]. 이는 교정 치료의 필요성과 치료 방향을 결정하는데 큰 영향을 미친다. 임상적으로 전치부의 교합 관계를 평가할 때 이용하는 지표로는 수평 피개 및 수직 피개가 있다. 교합의 전방 분절은 안모의 심미, 저작, 발음, 구강 봉쇄에 직접적인 영향을 주므로[15], 안정적인 수평 및 수직 피개 형성은 교정 치료의 목표이며 치료 후의 안정성에도 영향을 미친다. 적절한 수평 및 수직 피개를 위해서는 상악궁과 하악궁 치아의 근원심 크기 간에 적절한 균형이 이루어져야 한다[16]. 볼튼의 분석은 악궁 간 치아 크기의 관계를 추정하기 위해 가장 널리 사용되는 방법으로 교정이나 심미 수복 등의 치료를 위한 분석에 사용된다. 수복, 보철, 그리고 교정 치료의 계획부터 마무리까지의 전 단계에서 볼튼 비율, 수평 피개, 수직 피개는 중요하게 여겨지는 지표이며 모든 환자를 대상으로 일상적으로 분석되어야 한다[17].

일반적으로 교합의 변화를 관찰하기 위하여 일련의 구강 내 임상 사진 및 방사선 사진, 그리고 인상 채득을 통해 획득한 석고 모형을 이용한다. 임상 및 방사선 사진은 간단하게 기록이 가능하지만 촬영 각도에 따라 오차가 커질 수 있어 실제의 교합 정보를 전달하기 어렵다. 따라서 정확한 분석을 위해 석고 모형이 주로 이용된다. 하지만 인상 채득은 간혹 환자에게 좋지 않은 경험으로 인식되기도 하는데, 불편함을 느끼는 요인으로는 인상재로 인한 구역감, 구강 내 장치에 인상재의 끼임, 인상 실패의 가능성 등이 있다[18]. 특히 구강 내 장치가 있는 환자나 소아들의 경우 일반 성인 환자보다 더 어려움을 느낀다. 소아는 구강이 협소하여 인상 트레이를 사용하기 힘든 경우도 종종 있으며, 인상재에 대한 인내심도 부족하여 심한 구역 반사를 보이는 경우도 많다. 기존의 인상 방법을 대체하는 것은 위의 환자 군을 대상으로 할 때에 더 큰 이득이 된다.

1980년대부터 전 세계적으로 치과에서의 컴퓨터 지원 설계 및 컴퓨터 지원 제조(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing, CAD/CAM)가 활발하게 개발되었고 디지털 방식의 인상을 이용한 3차원 기록의 발달이 이뤄졌다[19-21]. 구강 카메라를 이용한 디지털 인상을 통해 기존 방법의 완전한 변화가 가능해졌으며 환자의 만족도가 상승하였다. Yilmaz와 Aydin[22]이 어린 환자 대상으로 구강 스캔과 기존 인상 방법을 비교하였을 때, 두 방법의 소요 시간은 유사했으며 어린이들은 구강 스캐너를 이용한 디지털 방법을 더 선호하였다. Burhardt 등[23]의 연구에서는 어린 교정 환자들은 기존 인상 방법의 소요 시간이 더 짧았음에도 메스꺼움, 불편함을 더 많이 느꼈으며, 구강 스캔을 더 선호하였다. 또한 성인 교정 환자를 대상으로 한 Burzynski 등[24]의 연구에서 기존의 인상 방법은 소요 시간이 더 짧았음에도 환자의 선호도는 보통이었던 반면, 구강 스캔은 높은 선호도를 보였다. 아직은 구강 스캐너를 이용한 디지털 인상 채득보다 숙련된 임상가에 의한 기존 알지네이트 인상 채득의 소요 시간이 더 짧을 수 있다. 하지만 지난 40년 동안 여러 뛰어난 구강 스캔 시스템이 개발되어 왔으며 현재도 소프트웨어와 하드웨어의 발전이 계속 이뤄지고 있어 스캔에 소요되는 시간은 점차 단축될 것으로 보인다. 최근 석고 모형은 점차 디지털 모형으로 대체되어 가고 있으며 이는 많은 장점을 제공한다[3]. 인상 및 석고 재료의 재고 관리나 보관 공간의 필요성이 감소하며, 모형의 제작에 제한이 없다. 그리고 3D 진단 정보에 대한 다각도의 접근이 가능하며, 환자 그리고 전문가 간 공유 및 상담이 용이하다[25]. 하지만 디지털 모형을 얻기 위해서는 고가의 장비가 필요하고, 기존의 석고 모형 제작에 비해 모형 형성을 위한 소요 시간 및 과정이 증가한다. 인상체 및 모형의 스캔은 디지털 변환 과정에서 인상체 변형 등의 부가적인 문제가 있을 수 있다. Wiranto 등[9]은 석고 모형이나 인상체를 스캔한 디지털 모형은 모형의 기포나 교합인기재료의 왜곡 등으로 인해 교합이 부정확할 수 있음을 보고하였다. 구강 스캔은 과정이 비교적 간단하고, 치열궁을 직접 촬영하여 정보를 얻는 방식이기 때문에 석고 모형보다 더 실제 구강 상태와 가깝게 재현할 수 있다. 또한 인상재나 석고 등 재료의 비용이 들지 않아 장기적으로 더 경제적이다. CBCT를 이용하여도 인상 채득 없이 구강 악 안면의 방사선 영상을 통해 치아 모형을 형성할 수 있지만, 영상의 아티팩트나 노이즈, 가장자리가 흐릿해지는 현상 등으로 인해 다른 방법에 비해 디지털 모형의 정확성이 떨어진다는 연구 결과가 있다[26,27].

이 연구에서 디지털 모형의 계측과 석고 모형의 수동 계측을 비교하였는데, 일부 치아의 폭경에서 유의한 차이를 보였다. II군에서는 상악 제1소구치와 하악 제1대구치에서 차이를 보였으며, III군에서는 상악 제1소구치, 상악 우측 중절치, 하악 제1대구치, 하악 좌측 제1소구치에서 차이를 보였다. 컴퓨터를 이용한 디지털 모형의 계측은 물리적 한계가 없으므로 실제로는 계측 도구의 접근이 어려운 부위도 정확한 위치에 계측을 할 수 있다. 그리고 프로그램에서 모형의 자유로운 확대나 회전이 가능하며, 원하는 평면에서 모형을 절단하여 확인하거나 측정에 방해되는 부분을 투명하게 하는 등 여러 시각화 기능을 활용할 수 있다(Fig. 3, 4). 이 연구의 연구자들은 소프트웨어 사용법을 충분히 숙지한 상태로 연구에 참여하였다. Stevens 등[5]은 컴퓨터를 이용한 측정에 대한 측정자의 학습 곡선이 디지털과 실제 모형 측정의 차이에 기여하며, 학습이 된 후에는 디지털 측정이 더 쉽다고 하였다. 따라서 디지털 모형의 정확한 계측을 위해서는 프로그램 사용법 숙지를 위한 훈련이 필요하며 미숙할 때는 반복 측정을 하여 오류 가능성을 줄이는 것이 필요하다[28,29].

이 연구에서 상악 제1소구치, 상악 우측 중절치, 하악 제1대구치, 하악 좌측 제1소구치의 폭경과 수직 피개 측정값에서 III군은 I군과 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 모형의 계측 방법 외에도, 구강 스캔을 통해 디지털 모형을 형성하는 과정에서 차이가 발생하였을 수 있다. Nagy 등[30]에 의하면 구강 스캔은 모형 스캔에는 없는 stitching 메커니즘을 이용하는데, 짧은 영상들을 합쳐 전체 모형 상을 형성하므로 변이가 축적될 수 있다. 그리고 디지털 모형의 3D 아치 왜곡을 비교한 Park 등[31]의 연구에서, 모형 스캐너와 다르게 구강 스캐너는 연속으로 스캔하는 범위가 증가할수록 모형의 변위도 증가하였다. 이러한 오류는 소프트웨어의 발전에 따라 개선되고 있다[8,30]. 또한 Camardella 등[32]이 구강 스캔 이용한 디지털 모형 측정에서 순측 경사가 큰 상악 중절치에서 치관 높이의 오류가 가장 컸다고 보고한 바와 같이, 이 연구에서도 III군의 수직 피개에서 유의한 차이가 관찰되었다. 하지만 차이는 평균 0.351 mm로, 임상적으로 유의미하게 보이지 않는다. Santoro 등[33]은 단일 검사자의 반복적인 석고 모형 계측에서 평균적으로 0.2 mm의 측정 오류가 발생하며, 수직 피개에서 0.49 mm의 차이는 임상적으로 유의미하지 않다고 간주하였다.

III군의 하악 제1대구치의 폭경과 전체 볼튼 비율에서 I군과 유의한 차이가 확인되었는데, 이는 구치부 구강 스캔에서의 오차에 의한 것일 수 있다. Flügge 등[34]은 구강스캐너를 이용한 석고 모형 스캔보다 실제 환자의 구치부 스캔이 더 부정확할 수 있음을 보고했으며, 구치의 복잡한 형태와 인접 치아의 언더컷을 원인으로 제시하였다. 이 외에도, 구치부 스캔의 높은 난이도가 원인일 수 있다. 제조사는 더 정확한 스캔을 위해 스캔 부위가 건조할 것을 권고하였는데, 일반적으로 후방 치아로 갈수록 타액으로부터 격리가 어렵다. 또한 구강 공간이 협소하므로 스캐너 팁의 부피감으로 인해 최후방 치아 스캔에 불편함을 느끼는 환자도 많다. Grünheid 등[35]의 연구에서 대부분의 환자들이 상악의 최후방 대구치의 협측 표면 스캔에 불편함을 표하였다. 하지만 프로그램 속도와 오류의 개선, 그리고 장비 디자인의 개발로 스캔 난이도는 감소되고 있다. 이 연구에서 전체 볼튼 비율의 차이의 평균은 0.645%로 계산되었는데 이는 통계적으로 유의하지만 임상적으로는 중요하지 않은 크기로 보인다. 연구에서 구강 스캔한 디지털 모형의 디지털 계측에 의한 차이를 치아 크기 불일치의 밀리미터 값으로 변환했을 때 전치 볼튼 비율은 약 0.162 mm, 전체 볼튼 비율은 약 0.621 mm 정도의 치아 크기 불일치로 계산된다[36]. Naidu와 Freer[36]은 차이 평균의 일치 한계 범위는 전치 볼튼 비율에 대해 0.099 - 0.953 mm, 전체 볼튼 비율에 대해 0.542 - 0.960 mm의 치아 크기 불일치에 해당됨을 보고했고, Shellhart 등[37]은 캘리퍼로 수동 측정한 볼튼 비율은 최대 ± 2.2 mm까지 달라질 수 있음을 보고하였다.

Ⅴ. 결 론

이 연구는 12 - 18세 환자 30명을 대상으로 모형 스캔 및 구강 스캔한 디지털 치열 모형에서 치아 폭경, 볼튼 비율, 수평 피개, 수직 피개를 계측하였다. 그리고 이를 석고 모형의 수동 계측과 비교하여 디지털 모형 계측의 타당성을 평가하였다.

모형 스캔을 이용한 디지털 모형 계측은 전체 및 전치 볼튼 비율, 수평 및 수직 피개에서 타당성을 보였다. 구강 스캔을 이용한 디지털 모형 계측은 전치 볼튼 비율, 수평 피개에서 타당성을 보였다.

아직은 구강 스캔한 디지털 모형 계측이 기존의 석고 모형을 완전히 대체하기 어렵지만, 인상 채득에 어려움이 있는 소아 청소년을 위한 대안으로 고려될 수 있다. 이를 이용하여 교정 분석을 할 경우, 임상의는 오차의 가능성을 인지하고 허용 가능한 오차 범위를 고려하여 임상에 적용해야 한다.

Fig 1.

Schematic diagram of the entire procedure of dental model production.

Fig 2.

Schematic diagram of the entire procedure of measurement and analysis by 2 researchers.

Fig 3.

Overjet measurement using the cross sectional function. (A) Overjet on the frontal view. (B) Overjet on the occlusal view.

Fig 4.

Overbite measurement using the opacity control function. (A) Model with 100% opacity applied. (B) Model with 25% opacity applied.

Table 1.

Mean value of the first researcher’s repeated measurements

Variable	Group I		Group II		Group III
Variable	Mean	SD	Mean	SD	Mean	SD
#16	10.61	0.56	10.57	0.59	10.56	0.57
#15	7.15	0.42	7.15	0.44	7.16	0.48
#14	7.51	0.47	7.62	0.47	7.61	0.47
#13	8.15	0.59	8.19	0.58	8.12	0.56
#12	7.31	0.44	7.30	0.43	7.26	0.43
#11	8.80	0.49	8.76	0.47	8.73	0.49
#21	8.72	0.50	8.72	0.50	8.70	0.51
#22	7.29	0.46	7.29	0.43	7.24	0.42
#23	8.14	0.52	8.12	0.53	8.12	0.56
#24	7.57	0.47	7.66	0.45	7.65	0.43
#25	7.15	0.45	7.17	0.53	7.14	0.53
#26	10.63	0.58	10.56	0.57	10.58	0.58
#36	11.48	0.64	11.36	0.65	11.29	0.67
#35	7.45	0.44	7.45	0.46	7.38	0.48
#34	7.53	0.45	7.47	0.42	7.43	0.45
#33	7.12	0.42	7.08	0.44	7.05	0.44
#32	6.12	0.42	6.10	0.43	6.07	0.42
#31	5.53	0.32	5.52	0.32	5.47	0.32
#41	5.46	0.36	5.49	0.34	5.46	0.32
#42	6.08	0.38	6.08	0.41	6.05	0.42
#43	7.05	0.47	7.06	0.48	7.03	0.52
#44	7.55	0.48	7.57	0.50	7.54	0.50
#45	7.46	0.50	7.48	0.53	7.43	0.49
#46	11.39	0.58	11.31	0.57	11.27	0.61
Sum Mx. Ant.	48.40	2.49	48.38	2.51	48.18	2.53
Sum Mn. Ant.	37.35	1.99	37.33	2.06	37.13	2.03
Sum Mx. Total	99.02	4.63	99.11	4.83	98.87	4.84
Sum Mn. Total	90.22	4.22	89.97	4.36	89.47	4.16
ABR	77.19	2.05	77.18	2.22	77.09	2.27
OBR	91.13	1.58	90.80	1.78	90.52	1.90
OJ	4.12	1.90	4.03	2.01	4.04	1.91
OB	2.93	1.51	2.83	1.56	2.58	1.62

FDI two-digit notation system is used to identify teeth, Mx. Ant. Total = sum of maxillary anterior tooth width, Mn. Ant. Total = sum of mandibular anterior tooth width, Mx. Total = sum of all maxillary tooth widths, Mn. Total = sum of all mandibular tooth widths, ABR = anterior Bolton ratio, OBR = overall Bolton ratio, OJ = overjet, OB = overbite

Table 2.

Mean value of the second researcher’s repeated measurements

Variable	Group I		Group II		Group III
Variable	Mean	SD	Mean	SD	Mean	SD
#16	10.60	0.55	10.54	0.59	10.52	0.57
#15	7.11	0.42	7.13	0.43	7.14	0.48
#14	7.48	0.46	7.59	0.47	7.58	0.46
#13	8.12	0.57	8.18	0.58	8.11	0.55
#12	7.29	0.44	7.29	0.43	7.26	0.43
#11	8.77	0.47	8.75	0.46	8.71	0.49
#21	8.70	0.50	8.71	0.49	8.69	0.51
#22	7.27	0.46	7.28	0.43	7.23	0.42
#23	8.12	0.51	8.11	0.52	8.12	0.55
#24	7.54	0.45	7.64	0.44	7.63	0.43
#25	7.13	0.44	7.16	0.51	7.12	0.51
#26	10.61	0.57	10.53	0.56	10.54	0.58
#36	11.45	0.64	11.34	0.64	11.27	0.65
#35	7.42	0.43	7.43	0.45	7.37	0.48
#34	7.51	0.44	7.47	0.42	7.44	0.45
#33	7.11	0.41	7.08	0.43	7.05	0.45
#32	6.09	0.41	6.09	0.42	6.07	0.41
#31	5.50	0.31	5.51	0.32	5.45	0.32
#41	5.44	0.35	5.48	0.34	5.44	0.31
#42	6.07	0.37	6.08	0.40	6.04	0.41
#43	7.02	0.46	7.05	0.47	7.01	0.51
#44	7.53	0.47	7.56	0.48	7.53	0.49
#45	7.44	0.49	7.47	0.52	7.42	0.48
#46	11.37	0.59	11.29	0.57	11.24	0.60
Sum Mx. Ant.	48.28	2.49	48.33	2.50	48.12	2.52
Sum Mn. Ant.	37.23	1.97	37.28	2.04	37.06	2.00
Sum Mx. Total	98.76	4.54	98.92	4.77	98.65	4.78
Sum Mn. Total	89.95	4.16	89.84	4.30	89.33	4.10
ABR	77.12	2.01	77.15	2.13	77.04	2.15
OBR	91.10	1.48	90.84	1.74	90.58	1.86
OJ	4.18	1.88	4.08	2.00	4.05	1.90
OB	2.97	1.50	2.84	1.55	2.61	1.60

Table 3.

Reproducibility of the measurements from 2 researchers

Variable	Group I	Group II	Group III
	ICC (3,k)	ICC (3,k)	ICC (3,k)
#16	0.93^a	0.95^a	0.95^a
#15	0.94^a	0.96^a	0.96^a
#14	0.83^b	0.95^a	0.95^a
#13	0.93^a	0.98^a	0.95^a
#12	0.91^a	0.96^a	0.92^a
#11	0.94^a	0.97^a	0.80^b
#21	0.94^a	0.98^a	0.96^a
#22	0.90^b	0.94^a	0.89^b
#23	0.95^a	0.98^a	0.96^a
#24	0.90^b	0.97^a	0.94^a
#25	0.79^b	0.96^a	0.94^a
#26	0.93^a	0.95^a	0.95^a
#36	0.91^a	0.92^a	0.94^a
#35	0.83^b	0.95^a	0.95^a
#34	0.93^a	0.97^a	0.95^a
#33	0.92^a	0.96^a	0.90^a
#32	0.90^b	0.98^a	0.93^a
#31	0.79^b	0.95^a	0.87^b
#41	0.86^b	0.93^a	0.87^b
#42	0.89^b	0.96^a	0.92^a
#43	0.93^a	0.95^a	0.93^a
#44	0.89^b	0.97^a	0.96^a
#45	0.88^b	0.96^a	0.94^a
#46	0.93^a	0.93^a	0.91^a
Sum Mx. Ant.	0.97^a	0.98^a	0.98^a
Sum Mn. Ant.	0.88^b	0.92^a	0.90^b
Sum Mx. Total	0.97^a	0.99^a	0.98^a
Sum Mn. Total	0.88^b	0.93^a	0.91^a
ABR	0.84^b	0.91^a	0.85^b
OBR	0.75^b	0.95^a	0.89^b
OJ	0.98^a	0.99^a	0.99^a
OB	0.97^a	0.98^a	0.98^a

Intraclass correlation coefficient

a = ICC ≥ 0.9, b = 0.9 > ICC ≥ 0.75, c = 0.75 > ICC ≥ 0.5, d = 0.5 > ICC FDI two-digit notation system is used to identify teeth, Mx. Ant. Total = sum of maxillary anterior tooth width, Mn. Ant. Total = sum of mandibular anterior tooth width, Mx. Total = sum of all maxillary tooth widths, Mn. Total = sum of all mandibular tooth widths, ABR = anterior Bolton ratio, OBR = overall Bolton ratio, OJ = overjet, OB = overbite

Table 4.

Validity of tooth width, sum of maxillary and mandibular anterior teeth, sum of maxillary and mandibular total teeth, anterior and total Bolton ratio, overjet, overbite measurements in each digital model

Variable	Group I - Group II (n = 30)			Group I - Group III (n = 30)
Variable	Mean	SD	p value	Mean	SD	p value
#16	0.04	0.23	0.296	0.05	0.21	0.213
#15	0.00	0.21	0.959	-0.01	0.27	0.836
#14	-0.11	0.21	0.007^*	-0.10	0.19	0.009^*
#13	-0.05	0.20	0.182	0.02	0.24	0.636
#12	0.01	0.17	0.818	0.04	0.18	0.217
#11	0.04	0.16	0.176	0.07	0.17	0.023^*
#21	0.00	0.13	0.858	0.02	0.15	0.454
#22	0.01	0.22	0.893	0.05	0.22	0.198
#23	0.01	0.15	0.589	0.02	0.19	0.612
#24	-0.09	0.19	0.014^*	-0.08	0.19	0.022^*
#25	-0.02	0.25	0.688	0.01	0.25	0.772
#26	0.07	0.26	0.169	0.05	0.23	0.264
#36	0.12	0.26	0.018^*	0.19	0.30	0.002^*
#35	0.01	0.17	0.872	0.07	0.21	0.083
#34	0.06	0.18	0.054	0.10	0.21	0.018^*
#33	0.04	0.24	0.375	0.06	0.29	0.242
#32	0.02	0.15	0.459	0.05	0.17	0.167
#31	0.01	0.16	0.787	0.06	0.22	0.127
#41	-0.03	0.20	0.435	0.00	0.19	0.973
#42	0.00	0.20	0.957	0.03	0.21	0.399
#43	-0.02	0.25	0.704	0.02	0.30	0.759
#44	-0.01	0.18	0.687	0.02	0.19	0.666
#45	-0.02	0.22	0.592	0.04	0.22	0.386
#46	0.08	0.22	0.044^*	0.13	0.30	0.024^*
Sum Mx. Ant.	0.02	0.59	0.838	0.23	0.63	0.061
Sum Mn. Ant.	0.02	0.66	0.878	0.22	0.73	0.107
Sum Mx. Total	-0.09	1.11	0.670	0.14	1.17	0.506
Sum Mn. Total	0.25	1.21	0.259	0.75	1.38	0.006^*
ABR	0.01	1.40	0.982	0.10	1.21	0.670
OBR	0.33	0.88	0.048	0.61	1.13	0.006^*
OJ	0.09	0.35	0.185	0.08	0.35	0.217
OB	0.10	0.52	0.276	0.35	0.56	0.002^*

p values from Paired t - test.

FDI two-digit notation system is used to identify teeth, Sum Mx. Ant. = sum of width of maxillary anterior teeth, Sum Mn. Ant. = sum of width of mandibular anterior teeth, Sum Mx. Total = sum of width of maxillary total teeth, Sum Mn. Total = sum of width of mandibular total teeth, ABR = anterior Bolton ratio, OBR = overall Bolton ratio, OJ = overjet, OB = overbite

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