KR101135038B1 - 삼차원 치아 시편 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 삼차원 치아 시편에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예는 치아의 바이오필름과 치아우식증 연구를 위한 치아 시편으로, 치아 교합면의 치면소와(Pit), 열구(Fissure), 치은열구(Gingival Crevice) 또는 치아우식증 치아의 캐비티(Cavity) 형상 중 어느 하나 이상의 형상을 포함하는 치아의 삼차원 형상으로 형성되는 삼차원 치아 시편을 제공한다.
본 발명에 의하면 치아의 교합면이나 치은 경계부위 등과 같이 세균증식이 활발한 특정부위를 실제 치아와 가장 유사한 재질 및 치아 수복재료로 정밀하게 형상화한 삼차원 치아 시편을 연구용으로 이용하여 실제 치아에서 발생되는 바이오필름 제어와 치아우식증 발현 형태를 재현할 수 있게 되는 효과가 있게 된다.
치아, 교합면, 삼차원 치아 시편, 치아우식증, 치아 수복재료

Description

삼차원 치아 시편{Three Dimensional Tooth Form Sample}
본 발명은 삼차원 치아 시편에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 치아의 교합면이나 치은 경계부위 등과 같이 세균의 배양이 잘되는 특정부위를 실제 치아와 가장 유사한 재질 및 치과 수복재료로 정밀하게 형상화한 삼차원 치아 시편을 연구용으로 이용하여 실제 치아에서 발생되는 바이오필름 제어와 치아우식증 발현 형태를 재현할 수 있게 되는 삼차원 치아 시편에 관한 것이다.
일반적으로 치아우식증이나 손상된 치아를 복원하기 위한 보다 근본적인 치과적 치료방법으로는 치아를 발치하고 인공치아(임플란트)로 교체하는 방법과, 충치부위를 갈아내 보철작업을 수행하는 방법 등이 대표적이다.
한편, 실험실이나 연구실에서 지금까지 치아우식증 관련 연구를 위해 주로 사용되는 재료는 사람 또는 소 심지어는 상어 치아의 법랑질(Enamel) 부분이었고, 법랑질을 이용한 치아시편 실험의 주된 연구 목적은 불소의 효능과 관련된 탈회(Demineralization) 및 재석회화(Remineralization)와 관련된 것으로 벌크 형태나 절편(Sections)의 형태로 연구 되어 왔으며, 벌크 형태인 경우에도 주로 평면형이 이용되어 왔다.
이렇게 제작된 치아 시편을 가공하여 사람의 구강 내에 넣어 사용하거나 시편 일부를 다양한 도구에 장착하여 사용하기도 하였다.
그러나, 치아우식증이 주로 발생하는 부위는 치면소와(Pit)와, 열구(Fissure)이고, 또한 치은열구(Gingival Crevice)에 세균의 침착이 발생하므로 이들 치아의 삼차원구조에 대한 집중적인 연구가 필요하게 되었다.
치면소와 열구 주위에 집단으로 공생하는 세균들은 바이오필름(Biofilm)이라는 끈끈한 보호막을 만드는데, 이것을 방치하면 세균과 세균이 뿜어내는 독성물질들이 달라붙으면서 치석이 생기게 된다.
하지만 지금까지는 치은 교합면이나 치은열구와 같이 바이오필름 형성이 잘 되는 부위를 재형성하여 시편으로 이용한 연구는 없었고, 최근 다양한 항우식 기능을 가지는 치과재료들이 시판되었지만 이들에 대한 연구 역시 평면형이 주로 이용되었다.
또한, 바이오필름 연구의 경우 불소 및 재석회화에 관한 내용보다는 바이오필름 형성 억제 및 제거 능력에 초점이 맞추어져야 하며, 이때 치아의 삼차원적 특징이 담긴 구조물을 이용한다면 더욱 정확하게 구강 환경을 모방할 수 있기에, 삼차원 치아 시편의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일실시예는 치아의 교합면이나 치은 경계부위 등과 같이 세균의 배양이 잘되는 특정부위를 실제 치아와 가장 유사한 재질로 정밀하게 형상화한 삼차원 치아 시편을 연구용으로 이용하여 실제 치아에서 발생되는 바이오필름 제어와 치아우식증 발현 형태를 재현할 수 있게 하는 데에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는 치아의 바이오필름과 치아우식증 연구를 위한 치아 시편으로, 치아의 교합면 또는 치은 또는 치면소와 또는 열구 또는 치은열구 또는 치아우식증 치아의 캐비티(Cavity) 형상 중 어느 하나 이상의 형상을 포함하는 치아의 삼차원 형상으로 형성되는 삼차원 치아 시편을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 치아의 교합면이나 치은 경계부위 등과 같이 세균증식이 활발한 특정부위를 실제 치아와 가장 유사한 재질 및 치아 수복재료로 정밀하게 형상화한 삼차원 치아 시편을 연구용으로 이용하여 실제 치아에서 발생되는 바이오필름 제어와 치아우식증 발현 형태를 재현할 수 있게 되는 효과가 있게 된다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음 에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편의 제작상태를 나타내는 측면도이고, 도 1b는 본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편의 상측(교합면)을 나타내는 평면도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편의 측면을 나타내는 측면도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편의 치은열구 부위를 나타낸 측면도, 도 4와 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편의 다양한 캐비티 형상을 나타내는 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편의 다양한 캐비티 형상이 나타난 상측(교합면)을 나타내는 평면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편(100)은 치아의 바이오필름과 치아우식증 연구를 위한 치아 시편으로, 치아의 교 합면(110) 또는 열구(Fissure, 120) 또는 치은(Gingiva, 140) 또는 치면소와(Pit, 115) 또는 치은열구(Gingival Crevice, 130) 또는 협면구(160) 또는 치아우식증 치아의 캐비티(Cavity, 410) 형상 중 어느 하나 이상의 형상을 포함하는 치아의 삼차원 형상으로 형성된다.
일반적으로 바이오필름이란, 사람의 치아 표면에 생성되는 것으로, 치면소와(115)와 열구(120), 치은(140), 치은열구(130), 협면구(160) 등의 주위에 집단으로 공생하는 세균들이 생성하는 끈끈한 보호막을 말한다.
이와 같이 생성되는 바이오필름을 방치하면 세균과 세균이 뿜어내는 독성물질들이 달라붙으면서 치석이 생기게 되거나 치아우식증이 발생하게 된다.
따라서, 이에 대한 치과 진료를 위한 다양한 연구의 필요성과 함께 사람의 치아를 대신하여 연구할 수 있는 치아 시편의 필요성이 커지게 되어 본 발명과 같은 다양한 형태의 삼차원 치아 시편(100)이 유용하게 이용될 수 있다.
사람의 치아에 발생되는 바이오필름이나 치아우식증 등과 같은 치과 질환에 대한 연구는 환자 선정의 어려움으로 인체 내에서 이를 직접 수행하기가 어려우며, 또한 사람의 치아를 대체할 수 있을 정도로 사람의 치아와 거의 유사한 재질로 정밀하게 형성할 필요가 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편(100)은 사람의 치아를 삼차원으로 측정한 데이타를 근거로 데이타 베이스화된 치아 평균 모형을 이용한 가상 모델을 근거로 하여 캠(CAM) 공법으로 형성된다.
이러한 삼차원 치아 시편은 자기(Porcelain) 또는 메틸메타크릴레이트(MMA)를 비롯한 다양한 치과 수복재료 또는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 중 어느 하나의 재질로 형성되며, 사람의 치아와 가장 유사한 재질인 수산화인회석(Hydroxyapatite) 재질로 형성될 수도 있다.
자기(Porcelain) 또는 메틸메타크릴레이트(MMA)를 비롯한 다양한 치과 수복재료는 치아의 손상 부위를 메우거나 부착되는 수복 재료로 많이 이용되며, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)와 같은 플라스틱 레진은 가격이 저렴하고 제작성이 좋아서 치아 시편을 재현하는데 용이하고, 수산화인회석(Hydroxyapatite)은 사람의 치아와 가장 유사한 재질이어서 바이오필름 제어나 치아우식증 연구에 가장 적합한 재질로 이용될 수 있다.
즉, 상술한 바와 같은 삼차원 치아 시편을 자기(Porcelain), 메틸메타크릴레이트(MMA)를 비롯한 다양한 치과 수복재료, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), 수산화인회석(Hydroxyapatite) 등의 재질로 된 원통형의 시편블록(150)을 지그에 고정하고 캠을 이용한 밀링 작업으로 데이타 베이스화된 평균 치아 형상을 시편화하게 된다.
사람의 치아를 구성하는 주요물질은 크게 무기물인 수산화인회석과, 유기물인 콜라겐(Collagen)으로 구성되는데, 치아의 표면인 법랑질 부위는 90 ％ 이상이 수산화인회석으로 구성되며, 치아우식증은 무기물인 수산화인회석이 용해되면서 진행하게 된다.
따라서, 치아와 가장 유사한 재질인 수산화인회석으로 삼차원 치아 시 편(100)을 제작하여 바이오필름이나 치아우식증 시험을 진행하게 되면 사람의 구강 내에서 관찰할 수 있는 결과를 거의 유사하게 유추할 수 있게 된다.
특히, 바이오필름 연구의 경우에는 치아우식증과는 달리, 바이오필름 형성 억제 및 제거 능력이 주안점이기 때문에, 이때 사람의 치아와 거의 유사한 삼차원 치아 시편(100)을 이용하게 됨으로써 더욱 사람의 구강 환경을 구현할 수 있게 된다.
또한, 삼차원 치아 시편(100)은 치아의 삼차원 측정 데이타를 이용하여 삼차원 치아 금형을 성형하고 이 금형에 금속재나 레진(Resin)을 주물로 하여 형성될 수도 있다.
삼차원 측정 데이타는 삼차원 스캐너와 같은 삼차원 측정기로 실제 사람의 치아 형상을 삼차원으로 측정하여 데이타 베이스화하거나, 치과 진료시 이용되는 인공 치아나 보철물 등을 이용하여 CAD 또는 CAM의 데이타 베이스로 생성할 수 있다.
또한, 위와 같은 방법 외에도 이미 치아 형상에 대한 연구 결과물로 축적되어진 삼차원 치아 형상으로 데이타 베이스화된 한국인 치아 평균 모형을 이용할 수도 있을 것이다.
이렇게 사람의 치아를 삼차원으로 측정하는 등의 방법으로 생성된 데이타를 근거로 데이타 베이스화된 치아 평균 모형을 이용한 가상 모델을 근거로 하여 직접 캠으로 밀링 가공하거나, 금형을 제작하여 삼차원 치아 시편(100)을 만들게 되면, 바이오필름 연구나 치아우식증 연구에 가장 중요한 형상 요소인 치아의 교합 면(110), 치은(140), 치면소와(115), 치은열구(130), 협면구(160), 캐비티(410) 등을 사람의 치아와 가장 유사하게 형성할 수 있게 된다.
도 1a에는 본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편(100)을 제작하는 방법에 있어서, 가장 대표적인 것으로 사람의 치아를 삼차원으로 측정한 데이타를 근거로 데이타 베이스화된 치아 평균 모형을 이용한 가상 모델을 근거로 하여 직접 캠으로 밀링 가공하여 제작하는 상태를 간략하게 나타내었다.
도 1a에 도시된 바와 같이 자기(Porcelain), 메틸메타크릴레이트(MMA)를 비롯한 다양한 치과 수복재료, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), 수산화인회석(Hydroxyapatite) 등의 재질로 된 원통형의 시편블록(150)을 마련한다.
원통형의 시편블록(150)은 대략 지름 15mm, 높이 10mm의 원통으로 형성되며, 이렇게 마련된 원통형의 시편블록(150)은 데이타 베이스화된 치아 평균 모형으로 제작할 수 있도록 컴퓨터에 의해 수치제어가 가능한 밀링 머신의 지그에 셋팅시키고, 필요한 데이터를 입력시킨다.
이때 저렴한 가격의 ABS 수지 원통에 접착제를 이용하여 시편블록(150)을 부착시키고 고가 재료의 낭비를 막고 제작을 용이하게 한다. 또한 부착은 밀링의 방향을 고려하여 사선으로 붙인다.
즉, 사람의 치아와 가장 유사한 재질과 형상으로 형성되면서 치아 질환 중 치은(140) 주위 구조물이나 치아 교합면(110) 등과 같이 바이오필름이나 치아우식증이 자주 발생되고 이를 실험실에서 연구하기 위한 치아의 형상들만 선택적으로 입력할 수 있다.
따라서, 교합면(110), 치면소와(115), 열구(120), 협면구(160), 캐비티(410) 등의 치아 형상 중 시험에 필요한 어느 하나 이상의 형상을 캠을 이용한 밀링 머신에 데이타로 입력하고 밀링 머신을 가동시킨다.
캠을 이용한 밀링 머신은 미리 입력된 치아의 형상 중에서 필요한 부위, 즉 교합면(110), 치면소와(115), 열구(120), 협면구(160) 캐비티(410) 등의 치아 형상을 가장 많이 포함하는 평면을 먼저 가공하여 형성하고, 이 평면에서 대략 3mm 정도의 옵셋(Offset) 평면을 형성한 후, 두 평면 사이의 필요한 형상만 남기고 나머지 부위를 밀링 가공으로 제거하여 형성하게 된다.
이러한 삼차원 치아 시편(100)은 시편의 높이를 약 3mm 정도로 형성하는데, 소구치나 대구치의 경우 교합면(110)의 주요 구조인 교합면(110), 치면소와(115), 열구(120), 협면구(160), 캐비티(410) 등의 형상을 필요에 따라 형성함으로써 다양한 실험 조건에 즉각적으로 대응할 수 있게 되며, 향후 항균 물질이 포함된 치과용 수복재료가 개발되면 이들을 대상으로 하는 바이오필름 연구나 치아우식증 연구에 보다 정확한 연구 결과를 보여줄 것으로 예상된다.
또한, 사람에 따라서 선천적 또는 후천적으로 치아의 표면 거칠기가 다르게 형성되므로, 삼차원 치아 시편(100)의 표면을 샌드블라스팅 또는 연마 공법으로 표면 거칠기를 형성할 수 있다.
이는 삼차원 치아 시편(100)의 표면을 표면 거칠기가 다르게 형성함으로써, 치아 표면의 에너지 변화에 따른 바이오 필름 형성 제어 연구가 가능해 지고, 치과용 수복재료의 구성 성분이나 치아 표면의 코팅현상(유기물의 흡착현상)과 같이 실 제 사람의 치아에서 발생될 수 있는 상황을 치과용 수복물의 연마법과 동일하게 재현할 수 있게 된다.
한편, 삼차원 치아 시편(100)은 치아우식증 치아의 캐비티(410)에 금합금 또는 아말감(Amalgam) 또는 글래스아이오노머(Glass Ionomer) 또는 레진(Resin) 등과 같은 다양한 치과 수복재료 중 어느 하나로 수복하여 형성할 수 있다.
이와 같은 재질은 실제 치과 진료용으로 많이 사용되는 수복재료로서, 치아우식증과 같은 치과질환의 경우 치료를 위해서 치아면의 일부를 삭제하여 캐비티(410, "와동"이라고도 함)를 형성하고 다양한 치과용 수복재료를 이용하여 이 빈 공간을 수복하게 된다.
치아우식증 치아의 캐비티(410)는 도 4와 도 5, 도 6에 도시된 것처럼 다양한 형상으로 형성된다.
이는 치아우식증과 같은 치과 질환의 경우 치아면 특히 치아 교합면(110)이나, 치면소와(115), 열구(120) 등의 일부위를 절삭하여 캐비티(410)를 형성하고 치과용 수복재료로 수복하여 더 이상 치아우식증이 진행되는 것을 막게 되는데, 치아우식증의 발현 부위와 그 진행 정도에 따라서, 캐비티(410)의 위치나 넓이 및 깊이 등이 다양하게 나타나게 되는 것을 삼차원 치아 시편(100)에 그대로 재현할 수 있게 된다.
따라서, 캐비티(410)가 형성된 경우 정상적인 치아와 다른 구조를 나타내므로 이러한 캐비티(410)를 구비한 삼차원 치아 시편(100)이 치아우식증 연구에 반드 시 필요하게 된다.
또한, 이와 같은 캐비티(410)에 치과용 수복재료로 수복이 이루어진 경우 수복재료에 따라서 다양한 생물학적 조건이 발생하게 되므로, 이와 동일한 형상의 삼차원 치아 시편(100)을 제공함으로써 수복물과 치아와의 틈새나 시간의 경과에 따른 수축 변형 등 다양한 시험 조건을 부여할 수 있게 된다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면 치아의 교합면이나 치은 경계부위 등과 같이 세균증식이 활발한 특정부위를 실제 치아와 가장 유사한 재질 및 치아 수복재료로 정밀하게 형상화한 삼차원 치아 시편을 연구용으로 이용하여 실제 치아에서 발생되는 바이오필름 제어와 치아우식증 발현 형태를 재현할 수 있게 되는 효과가 있게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가 진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편의 제작상태를 나타내는 측면도;
도 1b는 본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편의 상측(교합면)을 나타내는 평면도;
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편의 측면을 나타내는 측면도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편의 치은열구 부위를 나타낸 측면도;
도 4와 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편의 다양한 캐비티 형상을 나타내는 사시도;
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편의 다양한 캐비티 형상이 나타난 상측(교합면)을 나타내는 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 본 발명의 일실시예에 의한 삼차원 치아 시편
110: 치아 교합면 115: 치면소와
120: 열구 130: 치은열구
140: 치은 150: 시편블록
410: 캐비티

Claims (7)

  1. 자기(Porcelain) 또는 치과 수복재료 또는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 또는 수산화인회석(Hydroxyapatite) 재질 중 어느 하나의 재질로 형성되되,
    사람의 치아를 삼차원으로 측정한 데이타를 근거로 데이타 베이스화된 치아 평균 모형을 캠(CAM) 공법으로 가공하여 형성되거나, 상기 치아 평균 모형을 이용하여 삼차원 치아 금형을 성형하고 상기 금형에 레진(Resin)을 주물로 하여 형성되며, 치아의 교합면 또는 치은(Gingiva) 또는 치면소와(Pit) 또는 열구(Fissure) 또는 치은열구(Gingival Crevice) 또는 협면구 또는 치아우식증 치아의 캐비티(Cavity) 형상 중 어느 하나 이상의 형상을 포함하는 치아의 삼차원 형상으로 형성되어,
    실제 치아에서 발생되는 바이오필름과 치아우식증 발현 형태를 재현하는 것을 특징으로 하는 삼차원 치아 시편.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 삼차원 치아 시편의 표면을 샌드블라스팅 또는 연마 공법으로 표면 거칠기를 다르게 형성하여 실제 치아 표면의 에너지 변화에 따른 바이오필름 형성과, 치과용 수복재료의 구성 성분 변화나 실제 치아 표면의 유기물 흡착현상을 재현하는 것을 특징으로 하는 삼차원 치아 시편.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 삼차원 치아 시편의 교합면 또는 치은 또는 치면소와 또는 열구 또는 치은열구 또는 협면구의 일부를 절삭하여 캐비티(Cavity)를 형성하고, 상기 캐비티(Cavity)에 금합금 또는 아말감(Amalgam) 또는 글래스아이오노머(Glass Ionomer) 또는 레진(Resin) 중 어느 하나의 재질로 수복하여, 실제 치아의 치아우식증 발현과 진행 정도를 재현하는 것을 특징으로 하는 삼차원 치아 시편.
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