영국의 전치아 재건 전문 연구소인 21D는 4대의 Stratasys J5 DentaJet® 프린터를 운영하며, 사람의 머리카락보다 더 얇은 100마이크론 미만의 정밀도를 자랑하는 수술 가이드를 제작하고 있습니다. 이러한 정밀도 덕분에 설립자 라제쉬 비제이(Rajesh Vijay)는 전구치 임플란트 시술에 요구되는 공차 범위 내에서 한 번에 4개의 임플란트를 식립할 수 있으며, DentaJet의 빌드 플레이트를 통해 그의 팀은 단일 프린트 트레이에서 8시간 만에 최대 40개의 수술 가이드를 출력할 수 있습니다. 이것이 그들이 이러한 성과를 달성한 비결입니다.
21D는 회복 불가능한 3기 또는 4기 치주질환을 앓고 있는 말기 치아 보유 환자, 이미 자연 치아의 절반 이상을 상실한 환자, 그리고 완전 틀니 착용자를 위해 존재합니다. 이 그룹의 경우, 치료가 목표를 달성하지 못하면 임상 과정을 처음부터 다시 시작해야 하므로 오차 허용 범위는 거의 제로에 가깝습니다.
라제쉬 비제이(Rajesh Vijay)는 30년 이상 치과의사로 활동하며 그중 27년을 전구치 임플란트 워크플로우에 집중한 끝에 이 연구소를 설립했습니다. 그의 접근 방식은 간단한 전제에서 출발합니다. 즉, 도구가 치료 계획에서 요구하는 허용 오차를 충족하지 못하면, 그 계획은 실행 단계에서 실패하게 된다는 것입니다. 그가 말하듯이, “아이디어와 계획이 있는 것은 좋지만, 그 계획을 실현할 적절한 도구가 없다면 훌륭한 계획은 있어도 실행은 엉망이 되고, 결국 중단하게 될 것입니다.”
비제이에 따르면, 전구치 재건은 제조상의 문제라기보다 공학적 문제입니다. 모든 사례는 안전한 생리학적 조건, 최적의 임플란트 위치, 하중 역학 및 장기적인 기능을 고려해야 하며, 환자마다 상황이 다릅니다. 모든 사람에게 같은 신발 사이즈를 맞출 수는 없듯이, 각 사례는 그 자체의 조건에 따라 계산되어야 합니다.
비제이는 치아를 엔지니어가 하중을 지탱하는 교체 부품을 다루는 방식과 똑같이 다룹니다. 그는 장치가 수년간의 저작 활동 동안 어떻게 성능을 발휘할지, 피로 발생 지점이 어디에 있는지, 시간이 지남에 따라 어떻게 견뎌낼지에 대한 수치를 분석합니다. 이러한 사고방식은 추측을 배제합니다. “공학 분야에서는 그렇게 하기 때문이죠”라고 그는 말하며, “음, 대충 맞는 것 같네”라는 식의 판단과, 단순한 의견이 아닌 검증 가능한 품질 보증 사이의 경계를 분명히 그립니다. 그의 세계에는 ‘고치고 잊어버리는’ 일은 없습니다. ‘고치고 유지 관리하는’ 것이며, 이는 장치가 오랫동안 제자리에 고정되어 기능을 유지할 수 있도록 초기 단계에서 정밀성에 투자해야 함을 의미합니다.
비제이는 J5 DentaJet®을 선택한 이유는 그 정확도가 단순한 주장에 그치지 않고 실제로 입증되었기 때문입니다. 프린터를 평가하던 중, 그는 단 하나의 축만을 강조하는 마케팅을 많이 접했습니다. “프린터 관련 마케팅에는 ‘네, 저희 제품은 5마이크론까지 정확합니다…’라는 말이 많지만, 축은 세 개나 됩니다. ‘단 한 축만 언급하셨네요.’” 전체 구강 치료에서는 세 축 모두 중요하며, 공급업체가 데이터에 대해 모호한 태도를 보이는 순간 그는 다른 업체를 찾았습니다. 스트라타시스는 그에게 정확한 데이터를 제공했습니다.
그 결정은 우연한 만남에서 비롯되었습니다. 비제이는 임플란트 회사 인수를 검토하기 위해 해외로 출장 갔다가 방 구석에 놓여 있던 J5 DentaJet을 발견했습니다. 인수 대상이 아니라 그 프린터가 이번 출장의 하이라이트가 되었습니다. 그는 집에 돌아오자마자 바로 한 대를 주문했습니다. 그 후 J5 기계를 네 대나 더 구입한 지금, 그가 계속 구매하는 이유는 단 한 가지로 요약됩니다. “제품의 품질을 흠잡을 수가 없어요, 정말 흠잡을 데가 없죠. 일관성이 정말 뛰어나거든요.”
이것이 바로 임플란트 시술의 핵심입니다. 21D의 비대칭 해부학적 가이드는 비제이의 표현을 빌리자면 “초, 초, 초 맞춤형”입니다. 이를 통해 그는 머리카락 굵기보다 얇은 100마이크론 미만의 오차 범위 내에서 4개의 임플란트를 식립할 수 있게 되었습니다. 그는 1999년부터 바로 그 수준의 정밀도를 꿈꿔왔습니다. 이제 그는 그 꿈을 실현했습니다.
바로 이러한 정밀성 덕분에 21D는 비제이가 현재 그 누구도 할 수 없다고 믿는 일, 즉 수술 시점에 미리 제작된 티타늄 바를 임플란트에 장착하는 것을 실현할 수 있습니다. 가이드 기술은 이를 가능하게 할 만큼 정확합니다. 이 주장이 사실인지 확인하기 위해 미국에서 회의론자들이 날아왔을 때, 그들은 수술실에서 1시간도 채 안 되어 돌아와 이를 인정했습니다. 임플란트 분야에서 이러한 정확도는 첫 시술에 성공적으로 식립되는지와 재수술이 필요한지의 차이를 결정짓습니다.
정확성은 마지막 단계에서 뒤늦게 추가된 것이 아니라 모든 단계에 내재되어 있기 때문에 보장됩니다. 전체 구강 임플란트 워크플로는 다음과 같이 진행됩니다:
1. 환자를 디지털화하고, 안전한 생리학적 조건과 하중 역학을 고려하여 최적의 임플란트 위치를 계획합니다.
2. 두 가지 관점으로 설계합니다. 임상 설계는 AI와 전문가가 함께 진행하므로 모든 과정에 대해 이중 검증이 이루어집니다.
3. 제작. 수술용 가이드는 DentaJet을 사용하여 3D 프린팅되며, 보철물은 밀링 가공됩니다.
4. 오버레이 방식의 품질 검사. 모든 기기는 스캔을 거쳐 원래 설계도와 대조하여 검사됩니다. 팀은 제조 과정에서 발생하는 오차량을 정확히 파악하고 있으며, 기기가 허용 오차 범위를 벗어날 경우 재제작합니다. 내부 품질 검사를 통과하지 않은 제품은 생체공학 부서에서 절대 출하되지 않습니다.
5. 수술팀에게는 하나의 상자가 배송됩니다. 수술 가이드, 보철물, 임플란트 및 사용 설명서가 함께 배송됩니다. 비제이는 이를 외과의사에게 있어 ‘이케아’와 같다고 비유합니다. 즉, 시작 지점과 끝 지점, 그리고 그 사이를 안내해 주는 설명서가 있는 셈입니다. 환자에게 있어 이는 하나의 수술 치료 과정입니다.
그 결과, 양쪽 턱을 모두 교정하는 2시간짜리 수술이 진행되는데, 턱 하나당 대략 1시간씩 소요되며, 비제이는 이를 ‘초고효율’이라고 표현한다.
21D 작업대 위의 거의 모든 제품은 금속을 제외하고 J5에서 출력됩니다. 여기에는 비대칭 해부학적 수술 가이드, 적층 가능한 수술 가이드 및 케이스 모델, 그리고 시착, 임시 보철 및 의치에 사용되는 프린팅 베니어가 포함됩니다.
넓은 빌드 플레이트 덕분에 단일 부품을 대량 생산할 수 있습니다. 비제이 씨는 “이 [수술 가이드]를 8시간 만에 40개나 출력할 수 있다”며, 이를 놀라운 성과라고 평가합니다. J5에서 지원하는 색상 범위도 중요합니다. 64만 가지 색상 조합을 제공하는 카트리지는 그가 이전에 본 적 없는 수준의 맞춤화를 가능하게 하며, 이 모든 것이 해당 케이스가 허용하는 임상적 범위 내에서 이루어집니다.
산업용 수준으로 4대의 기계를 가동함으로써 21D는 대부분의 실험실이 이 기술을 활용하는 방식을 한 수 앞서 나가게 되었으며, 심지어 Stratasys 측에서도 직접 확인하러 올 정도였습니다. 이 시스템이 매일 원활하게 작동할 수 있는 비결은 장비가 업무에 방해가 거의 되지 않기 때문입니다. 비제이는 이 경험을 잉크젯 프린터에 비유합니다. 카트리지를 교체하고, 버튼을 누른 뒤, 한 발 물러서기만 하면 됩니다.
그의 생체공학자들은 정확성만큼이나 실용적인 측면을 높이 평가합니다. 장비는 소음이 적고, 시끄러운 압축기도 없으며, 설정은 진정한 의미의 플러그 앤 플레이 방식입니다. 레진 카트리지를 장착하고, 설계를 전송한 뒤, 시작 버튼을 누르면 제작 과정을 지켜보기만 하면 됩니다. 도입을 고민하는 이들에게 그가 주는 조언은 단호합니다. “프린터로 편한 생활을 원한다면 스트라타시스를 선택하세요. 정확도는 보장됩니다.”
인쇄가 가끔씩 사용하는 실험실 도구에서 핵심 생산 공정으로 자리 잡게 되면, 서비스 역시 필수적인 요소가 됩니다. 영국에서 21D는 SYS Systems의 지원을 받고 있는데, 이 회사는 장비를 설치하고 관리하며, 비제이는 이 회사가 장비 군을 원활하게 가동시키는 데 탁월하다고 평가합니다. 이 정도의 생산량을 처리하는 실험실의 경우, 현지 설치 및 애플리케이션 지원이 4대의 기기를 지속적으로 가동시키는 핵심 요소입니다.
비제이가 스트라타시스(Stratasys)와 나눈 대화는 이미 오늘날의 작업 흐름을 넘어선 미래를 가리키고 있습니다. 그가 주목하는 것은 강성보다는 복원력입니다. 임플란트는 유연성이 전혀 없는 티타늄으로 만들어져 있고, 뼈는 나이가 들면서 탄력을 잃기 때문에 충격을 흡수하는 역할은 치아에 맡겨져야 합니다. 경도 설정을 잘못하여 출력하면, 신경 감각이 없는 환자가 임플란트를 손상시킬 정도로 세게 물 수 있으며, 이는 추가 수술을 의미합니다. 그의 접근 방식은 동일한 폴리머를 유지한 채 충전재 비율을 조절하며, 성능 저하 없이 소재가 충격을 흡수하는 지점을 테스트하는 것입니다.
더 장기적인 비전은 대량 맞춤화입니다. 비제이는 환자들이 집에서 앱을 통해 자신만의 미소를 디자인하고, 설계한 대로 정확히 제작된 후 어느 치과에서든 장착할 수 있는 미래를 그립니다. 그는 수술 시점에 티타늄 바를 제공하기까지 27년을 기다렸습니다. 그는 다시 그렇게 오래 기다릴 생각이 없습니다. J5가 제공하는 정확성과 효율성이 없다면 이 모든 것은 불가능하며, 이러한 강점은 동일한 표준에 따라 구축된 워크플로우 내에 자리 잡고 있기 때문에 그 효과를 발휘합니다. 비제이가 말하듯이, “이는 하나의 기술이 아니라 생태계입니다.”
21D가 입증한 것은 정밀성과 대규모 생산이 동일한 워크플로우 내에서 공존할 수 있다는 사실입니다. 초기 설계 단계부터 정밀성이 반영되어 생산 및 품질 보증(QA) 전 과정에 걸쳐 유지된다면, 과거에는 달성하기 어려웠던 규모의 복잡한 전구치 임플란트 시술을 수행할 수 있습니다. 이것이 바로 DentaJet이 21D에 가능하게 해준 것이며, 비제이는 업계의 나머지 부분도 이러한 방향으로 나아가고 있다고 믿습니다.
