투명교정
1. 개요
보기 싫은 브라켓과 와이어(철사)를 사용하는 일반 치아교정과 달리, 눈에 거의 보이지 않는 투명 플라스틱 틀("얼라이너")을 사용하여 부정교합, 돌출입 등을 개선하는 치아 교정방법.
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이렇게 생긴 것을
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이렇게 착용한다.
그림처럼 거의 보이지 않는 장치를 순서대로 끼는 것만으로 치아가 교정된다. 눈에 아주 안 띄는 것은 아니지만 일반치아교정과 비교하면 하늘과 땅 차이. 각 장치는 치아를 아주 약간씩 움직이도록 설계된 투명플라스틱으로, 처음에는 다소 억지로 넣어야 하지만 며칠 착용하면 치아가 움직여 점점 편해진다. 그럼 그 다음 장치를 이용해 또 치아를 조금씩 움직이기를 반복한다. 짧게는 열 번 정도에서 길게는 수십번 정도 바꿔 착용하면 교정이 끝난다.
'''모든 경우에 투명교정으로 교정이 가능한 것은 아니다.''' 양악수술을 해야하거나 발치교정을 해야하는 경우 투명교정으로 어떻게 해볼 수 없을까 하는 경우가 있는데 대부분 안 된다고 보면 된다. 주로 치아가 조금 삐뚤빼뚤하거나 공간이 조금 남는 경우등이 대상이 된다. 뺐다꼈다할 수 있는 장치인 만큼 치아를 마음대로 움직일 수 있는 능력이 떨어지기 때문이다. 다만 투명교정도 지속적으로 발전하고 있어 점점 일반교정을 대체할 수 있는 범위가 넓어지는 추세에 있는 것은 사실이다.
배우나 아나운서가 교정을 하고 싶을 경우 유일한 선택지이다. 일반치아교정은 심미적인 문제로 할 수 없고, 설측교정[1]의 경우 발음에 문제를 초래하기 때문에 할 수 없기 때문.[2]
2. 제작 방식에 따른 투명교정의 분류
크게 치기공사들이 손으로 직접 작업하는 '''수작업''' 투명교정과 3D 프린터/스캐너 및 컴퓨터를 사용하는 '''디지털''' 투명교정으로 나눌 수 있다.
2.1. 수작업 투명교정
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대부분 소규모의 치과기공소에서 이루어지며, 치아를 잘라서 배열하는 작업을 일일이 실톱으로 잘라 하기 때문에 정교함이 떨어지고, 인건비 부담이 상대적으로 크다. 디지털 투명교정을 하기에는 초기투자비가 부담스러운 경우 행해지는 방식으로, 점차 디지털 투명교정에 밀려 사라지는 추세이다.
2.2. 디지털 투명교정
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미국의 Align Technology사에서 그 유명한 인비절라인(Invisalign)을 출시하며 최초로 시도한 방법으로, 석고모델에서 치아를 자르고 조금씩 움직여서 다시 배열했던 작업을 전부 컴퓨터 상으로 옮겨버렸다. 일일이 조금씩 움직일 필요 없이 최종상태만 셋팅하면 중간과정은 컴퓨터가 다 알아서 계산해주므로 인건비를 극적으로 절감할 수 있다. 3D 스캐너와 3D 프린터가 필수적이므로 상당한 수준의 초기투자비용을 필요로 한다. 2000년대 초반에는 인비절라인이 거의 유일무이한 디지털투명교정이었으나 현재에는 이클라이너, 클리어얼라이너, 플렉스얼라이너, 리얼라이너,스탠다드얼라인 등 다양한 이름의 투명교정 시스템이 난립하는 상황이다.
3. 투명교정의 일반적인 절차
3.1. 인상채득(치아 본 뜨기) 및 3D 스캐닝
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교정환자의 현재치아상태를 얻어내는 과정. 디지털 투명교정의 경우 3D스캐너를 통해 이것을 다시 컴퓨터로 옮긴다.
3.2. 셋업 (Set-up, 치료 후 상태 디자인)
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컴퓨터 상에서 치아를 움직여 배열하여 환자의 치료 후 최종 상태(After 상태)를 가상으로 만들어준다. 수작업 투명교정에서는 같은 작업을 석고 모델 상에서 톱으로 치아를 하나씩 일일이 잘라 접착제와 왁스로 붙이는 방법으로 만든다.
유튜브 동영상. 치아 딱 두 개만 움직이는데 설명 동영상 길이가 무려 30분이다. 또 치아를 분리할 때, 치아 사이사이를 톱이 지나가면서 갉아낼 수밖에 없으므로 장치의 정확도도 떨어진다.
3.3. 중간 모델 생성
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Before 상태와 After상태 사이에 무수히 많은 중간 모델을 생성한다. 여기서는 5개만 보이지만, 디지털 방식에서는 그냥 몇개 만들어라 하고 엔터키만 누르면 20개든 30개든 컴퓨터가 알아서 만들어 준다. 이 파일을 3D 프린터로 출력하면 끗.....이라고 일반인들은 알고 있지만 실은 이러한 자동 셋업방식은 오류가 굉장히 많고 실제 임상에서 써먹기엔 무리가 있다. 문제는 일부 치과에서 자동 셋업으로 돌린 방식을 적용하고 있다는 것. 최근 문제되고 있는 이벤트 치과 등에서 싸고 빨리 뽑느라 이렇게 환자를 치료하다가 투명교정에 대한 인식이 급속도로 나빠지고 있다. 아무리 디지털 방식이라도 결국 치과기공사가 직접 셋업을 하지 않으면 실제적인 효과를 보기 어렵다. 진짜 실력있는 치과기공사들은 디지털 방식의 소프트웨어를 사용하지만 셋업 자체는 직접 하기 때문에 자동 셋업방식과는 효과가 천차만별이다. 문제는 소비자들이 찾아가 간 치과가 어떤 방식으로 셋업하는 치과기공소와 거래를 하는지 당췌 알 수가 없다는 점.
반면 수작업 투명교정은 그 작업이 오롯이 치과기공사의 몫이다. 중간 모델을 10개 만든다 치면 28개의 치아를 실톱으로 자르고 조금씩 움직여서 붙이는 작업을 10번 해야 한다.
3.4. 투명교정장치 제작
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출력된 모델, 혹은 기공사가 땀흘려 제작한 모델에 투명 플라스틱[3]을 찍어 눌러[4] 투명교정장치("얼라이너"라고 부른다)를 제작한다.
3.5. 착용
이렇게 만들어진 장치를 순서에 따라 착용하면 교정이 완료된다. 대개는 6개월에서 1년 정도 걸린다.[5]
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4. 유의점 및 한계
투명교정은 일반교정에 비해 심미적인것은 사실이나 역학적으로 어쩔 수 없는 한계가 존재한다.
4.1. 치아가 쓰러진다
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B그림의 위아래를 비교해보면 어금니쪽은 치아가 앞으로 쓰러져있는 느낌이 든다. 머리 부분이 짧고 뿌리가 튼실한 어금니의 경우, A그림에서 보듯이 투명교정으로 치아를 움직이는 데에 제한이 따른다. 머리부분에는 힘을 가하는 것이 비교적 쉽지만 뿌리부분을 움직일 수 없기 때문에 치아가 쓰러지며 움직이는 경향이 있어, 기존의 교정장치(소위 bracket)에 비해 정밀한 치아이동이 어렵다. 따라서 대부분의 교정과의사들은 발치교정의 경우에는 어금니를 많이 움직여야 하므로 투명교정은 적절하지 않다고 생각하고 있고, 백인들에 비해 아시아인들에 흔한 돌출된 입모양의 치료 역시 같은 이유에서 투명교정장치로는 잘 치료하기가 어렵다고 여겨지고 있다.
4.2. 장치가 늘어난다: 장치교체주기
연구결과에 따르면 '''투명교정장치는 착용 3시간 만에 힘이 거의 절반으로 줄어든다''' .[7] 이것은 투명교정장치가 열가소성수지를 이용하여 제작되기 때문으로,[8] 그 특성상 오랜 기간 지속적인 힘을 받으면 쉽게 늘어나버린다. 이를 공학적 용어로 크리프(creep)라고 부른다.[9] 흔히 치과에서 치아가 덜 움직이면 장치를 며칠 더 끼라고 하는 경우를 볼 수 있는데, 이미 장치가 늘어날 대로 늘어나버렸다면 며칠 더 낀다고 해서 치아가 움직이지 않을 수 있다.
가장 간단한 해결책은 장치를 자주 새 것으로 바꾸어주는 것이다 . 플렉스 얼라이너는 매주 장치를 교체하고 있으며, 리얼라이너는 통상 2주에 한 번씩 바꾸는 장치를 1주에 한번씩 바꿔준다고 광고하고 있다. 다른 방법은 잘 늘어나지 않는 소재를 개발하는 것이다. 인비절라인이 그렇게 하고 있다. 자신들이 개발한 전용 플라스틱을 사용하여, 2주간의 착용시간 동안 플라스틱이 늘어나는 양을 최소화하였다고 한다.#
4.3. 스텝당 치아 이동량
투명교정을 막상 하게 되면 고민스러운 부분이 위에서 설명한 "중간 단계" 를 얼마나 세밀하게 만들것인가 하는 것이다. 중간단계 하나를 만드는 것은 곧 그 만큼 비용이 증가한다는 말이므로 공급자 입장에서는 가능하면 단계를 줄이는 것이 유리하다. 하지만 그렇다고 치아를 한 번에 너무 많이 움직여서 투명교정장치를 만들면 장치가 치아에 들어가지 않는 불상사가 일어난다. 즉 착용 자체가 불가능하다.
따라서 치아를 적당한 만큼씩 움직이는 것이 중요하다. 너무 많이 치아를 움직일 경우, 종종 장치가 아예 들어가지 않는 불상사가 실제로 일어나기도 하는데, 그런 경우 환자에게 "들어가지 않아도 일단 그냥 물고 있으라"고 하기도 한다. 이렇게 하면 진짜로 며칠 지나면 들어가긴 한다. 이가 움직여서 들어간 것인지 장치가 늘어나서 들어간 것인지는 며느리도 모른다. 사실 둘 다 어느정도 있겠지.
인비절라인은 컴퓨터로 작업하므로 0.25-0.33mm범위 내에서 칼같이 움직여서 장치를 제작한다.[10] 여기에 자체 제작한 0.75mm두께의 플라스틱 시트를 찍어 투명교정장치 하나를 만든다. 그리고 0.25mm를 더 움직인 중간모델에 하나 더 찍고, 그리고 0.25mm를 더 움직인 중간모델에 하나 더 찍고, 그리고 0.25mm를 더 움직인 중간모델에 하나 더 찍고, 그리고 0.25mm를 더 움직인 중간모델에 하나 더 찍고, .... 교정이 끝날 떄까지 무한반복.
사실 말이 0.25mm지 이게 1mm의 1/4인데 이건 일단 사람이 하는 수작업방식으로는 대응이 불가능한 정밀도이다. 또 이렇게 하면 모델 수가 엄청나게 많아진다. 발치교정을 한다고 생각할 경우 이동해야하는 공간이 대략 7mm인데, 이렇게만 생각하면 벌써 7mm/0.25mm=28개의 중간모델이 필요하다. 재료비에 가공 인건비를 생각하면 만만치 않은 비용이다.
그래서 나온 해결책이 투명플라스틱을 soft한 것부터 hard한 것까지 순서대로 사용하는 것이다. soft, medium, hard 이렇게 3단계를 하는 경우가 많은데, 경우에 따라 soft, hard 2단계만 제작하기도 한다. 즉 일단 부드럽고 잘 늘어나는 플라스틱으로 soft장치를 만든다. 그럼 이건 잘 늘어나니까 치아를 많이 움직여도 일단 입에 들어가긴 들어간다. 하지만 치아를 완전히 움직이기에는 힘이 부족하므로 똑같은 모양의 장치를 좀 더 두꺼운 플라스틱으로 만들어서 한 번 더 착용하는 것이다. 플라스틱에 드는 비용은 동일하지만 중간모델제작비용은 아낄 수 있다.
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당연히 돈을 아끼면 부작용이 생긴다. 투명교정은 일반교정과 달리 치아를 꽉 잡아주지 못하는데[11] 그래서 치아가 일직선으로 똑바로 서서 가지 못하고 조금씩 쓰러지는 부작용이 있다. 이 단점을 그나마 최대한 극복하려면 치아와 장치가 최대한 밀착(위 그림 '''좌측''')되어야 한다. 그런데 치아를 너무 많이 움직여서 장치를 만들면(위 그림 '''우측''') 장치를 억지로 늘려서 착용해야 하므로 유격이 생길 수밖에 없고 따라서 부작용도 커진다. 즉, 원하는 방향으로 치아가 정확히 움직이지 않는다.
따라서 같은 값이면 중간단계는 많을 수록 유리하다. 모 업체의 경우 0.5mm 스텝으로 제작하여 인비절라인보다 빠르고 경제적이라고 하고 있는데, 빠르다는 것은 논리적으로도 의학적으로도 말이 안 되는 이야기이고 (인비절라인 장치를 두 배 더 빨리 교체하면 속도는 당연히 똑같다.) 치과 입장에서 경제적인 것은 맞다. 아무래도 환자에게 공급가격도 낮아지긴 할 터. 이상적으로는 미칠듯이 미세하게 움직인 장치를 매일 교체하면 제일 좋다. 현재 치아 이동량을 공시하고 있는 업체 중 가장 미세한 이동을 하고 있는 곳은 리얼라이너로, 0.15mm 간격을 사용해 1주 간격으로 교체#한다고 한다. 인비절라인은 0.25mm 정확도로 2주 간격으로 교체하는 것이 표준 프로토콜이지만, 영업사원들 말로는 환자가 잘 끼기만 하면 열흘간격으로 교체해도 무방하다고...
4.4. 어태치먼트
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투명교정장치라는 것은 결국 플라스틱 틀이기 때문에 치아가 너무 매끈매끈한 경우 마찰력이 부족하여 장치가 치아와 헛도는 경우가 생기게 된다. 예를 들면 송곳니를 돌리려 시도하는 경우 치아가 워낙 둥글둥글하게 생긴 편이라 걸리는 데가 없어 잘 돌아가지 않는다. 또는 치아를 정출시키려 할 경우 역시 걸리는 곳이 없어 투명교정으로는 잘 되지 않는 경우가 많다. 이럴 때 손잡이 역할을 할 수 있도록 치아에 살짝 오돌토돌한 엠보싱을 만들어주는 것을 보통 어태치먼트라고 부른다. 심미적으로는 약간 손상되지만, 투명교정으로 최대한의 결과를 얻고자 할 때 필요한 작업이다. 이 어태치먼트를 사용하는 투명교정을 3세대 투명교정으로 분류한다.[12]
4.5. 3D 프린터의 정확도 문제
디지털 투명교정의 경우, 컴퓨터로 다 해놓은 작업을 실제 모델로 출력할 때 얼마나 정확할 것인가 하는 문제가 있다. 비교적 저렴한 프린터인 FDM, 즉 '''필라멘트 방식의 프린터는 투명교정에 적합하지 않은데,'''
- 0.35~0.45mm로 너무 두꺼운 노즐의 두께때문에 치아, 특히 앞니의 끝부분이 잘 출력되지 않는 문제가 있다.
- 모델이 출력후 수축되며 열변형이 일어나기 때문에 정확도가 떨어진다.
- 투명교정 장치 제작시, 뜨거운 열을 투명플라스틱에 가한 후 모델에 찍어누르는데, 모델이 열을 받으면 변형되는 재료이므로, 투명교정장치를 제작하는 순간 변형이 일어난다.
5. 주의사항 및 위험성
특별한 건강상의 위험성은 없으나 충치가 있는 상태에서 치료하지 않고 투명교정을 진행할 경우 급격히 충치가 진행될 가능성이 있으므로 충치치료를 완료한 후 투명교정을 하는 것이 추천된다. 일반 철길교정의 경우 양치하기가 어려워 충치가 생길 수 있다는 것이 잘 알려져 있다. 투명교정은 그런 문제는 없지만, 투명교정 장치를 착용하고 있는 동안 침의 순환이 잘 일어나지 않는다는 문제가 있다. 침은 초기단계의 충치를 재생시키는 성분이 포함되어 있는데 이것이 치아 작용하기 힘들어지므로 충치의 진행이 빨라질 수 있다.
교정치료가 사람의 몸을 다루는 것이니 만큼, 장치 자체의 물리적인 한계 이외에도 개개인의 생물학적인 반응의 차이 등 다양한 이유에 의해 치아의 움직임이 계획대로 되지 않는 경우가 많다. 그래서 교정치료 과정중에 여러가지 조절과 치료계획의 변경 등이 필요할 때가 많고, 이때문에 교정치료를 능숙하게 하는데에는 많은 시간의 공부와 경험이 필요하다. 디지털 장비를 이용해 장치를 제작하는 경우가 많아지면서, 일부 회사에서 교정치료의 전체 계획을 프로그램을 이용해 결정하고 장치를 제작해주는 서비스를 하고 있고, 이로 말미암아 치과측에서 교정치료에 필요한 지식과 경험이 부족한데도 장치를 회사로부터 받아 환자에게 판매하는 경우가 늘어나고 있다.
이러한 이유로 근래 소비자원에 투명교정과정 중 '부실진료'로 인한 민원이 급증하고 있다.
[1] 교정장치를 치아의 안쪽에 붙여 바깥에서 거의 보이지 않는 치아교정방법[2] 투명교정도 교정기를 끼고 있을 때는 약간 발음이 이상해진다. 하지만 방송할 때 빼버리면 된다.[3] PETG혹은 polyurethane이 많이 사용된다[4] 열성형, thermoforming이라고 한다. 참고 영상[5] 투명교정은 대부분 부분교정이기 때문.[6] 출처: 박영철 등, 최신설측교정 p.382, 대한나래출판사, 2015[7] Dongyu FANG, et al. "Dynamic stress relaxation of orthodontic thermoplastic materials in a simulated oral environment." Dental materials journal 32.6 (2013): 946-951.[8] 열성형 방법 자체가 열가소성 수지를 사용하여야만 하는 방법이다.[9] 투명교정 관련 논문을 찾으려면 stress relaxation이 더 좋은 검색어이다.[10] Boyd LD et al., The Invisalign system in adult orthodontics: mild crowding and space closure case, Journal of Clinical Orthodontics, 34, 203(2000)[11] 너무 꽉 잡으면 장치가 빠지질 않는다. 뺐다꼈다 해야되는게 투명교정인데?[12] 국윤아 등. (2016). 3D 디지털 교정 클리닉 (p.202), 서울: 참윤퍼블리싱[13] http://amosdudley.com/weblog/Ortho