Hot Tech - 세계일류상품으로 선정된 치아 보존용 근관길이측정기와 근관충전시스템 기술
Hot Tech는 기술을 선도하는 혁신기업으로부터 듣는 최신 기술동향입니다.
▲ 최종화 전무이사
(주)메타바이오메드
(주)메타바이오메드는 1990년 회사 설립 이후 치아보존치료를 위해 사용하는 소재 및 의료기기, 체내 흡수용 수술용 봉합 등을 자체기술로 개발하여 전 세계 100여개 국가에 수출하는 글로벌기업이다.
세계시장 점유율 1위인 치아 근관충전재(Gutta Percha, Paper Point) 1품목, 세계일류상품 2품목(자동 및 수동 근관충전시스템)과 세계적으로 7개 기업만 생산하는 체내 흡수용 수술용 봉합원사를 패키지 형태로 생산하여 판매하고 있다.
또한, 의료기기 분야의 신제품을 지속적으로 개발하고 있으며, 이를 위해 매출액의 최소 10% 이상을 연구개발에 투자하고 있다.
(주)메타바이오메드는 임직원 간 소통과 협력, 끊임없는 도전 정신과 임직원 모두가 즐거운 일터를 만들자는 독특한 기업문화를 기반으로 2009년 KOSDAQ 상장, 2012년 글로벌 강소기업 선정, 2015년 World Class300기업으로 선정된 바 있으며, 글로벌 의료기기전문회사로서 인류의 건강화 환경을 행복하게 만드는 세계 속의 히든챔피언으로 성장할 것이다.
당사는 치아보존치료를 위해 사용하는 소재 및 기기를 팩키지로 개발하여 수출하고 있는 주요 생산품은 다음과 같은데 이번에 소개하는 품목은 근관충전기 및 근관길이측정기이다.
근관길이측정기는 두 주파수 간의 임피던스 차이를 이용하여 근관장을 오차율 ±0.5㎜ 이내로 측정할 수 있는데 시장점유율 세계 1위인 J. Morita(일본)의 Root ZX series 제품과 견주어도 손색이 없을 만큼 측정의 정확도가 우수하다.
근관충전기(Dental obtruator)는 시술자의 힘 조절에 의해 수동으로 충전재(Gutta percha)가 배출되는 건 타입과, 모터동작을 제어함으로써 일정량의 충전재를 배출하는 펜 타입의 근관충전기 제조기술 보유하고 있다.
치아구조 개요
근관충전기 및 근관길이측정기를 설명하려면 치아의 구조에 대한 이해가 필요하다.
치과분야의 치아보존을 위한 근관치료는 일반적으로 신경치료라는 명칭으로 알려져 있는데 근관 치료는 영어로 ‘Endodontic Treatment’라고 한다.
그리스어로 Endo는 내부, odont는 치아라는 뜻이다. 그러므로 Endodontic Treatment는 치아 내부에 대한 치료이다.
치아의 구조는 아래의 그림과 같은데 치아내부는 단단한 법랑질과 상아질이라는 조직에 둘러싸여 있는 치수라는 연조직이 존재한다. 이 치수는 혈관, 신경 등으로 이루어져 있다.
치수는 치관부의 가운데에서 치근의 끝까지 뻗어 있으며, 치근 끝의 근단공에 위치하는 치근단(APEX)이라고 부르는 좁은 구멍으로 치근을 둘러싸고 있는 치조골내의 혈관과 신경에 연결되어 있다.
치수는 성장과 발생 때 매우 중요하며 일단 치아의 성장이 완전히 멈추게 되면 치수는 치아에 가해지는 유해한 자극에 반응하여 통증을 나타냄으로써 그와 같은 자극으로부터 치아를 보호하는 역할을 한다.
그런데 치수가 충치의 세균에 의해 감염되거나 충치 또는 치아가 깨지는 등의 유해한 자극에 의해 염증을 일으킨 경우에는 치수 내에 영양공급이 되지 않아서 치수조직이 죽게 되고, 이때 근관 치료가 필요하게 된다.
치수가 염증을 일으키고 있거나 감염된 상태를 방치하게 되면, 치아가 변색되거나 심한 통증을 야기하게 되고 심한 경우는 치근부에 종창(고름 주머니)을 만들며, 더욱 심한 경우는 골수염이 되기도 한다.
따라서 치수 염증이 생겼을 때, 치과의사가 치수의 손상을 진단하고 그에 따라 근관 치료를 시행하게 된다.
근관 치료는 치아에서 세균감염이나 염증 등에 의해 손상된 부분만 제거하여 자연치를 보존할 수 있도록 하므로 구강보건에 매우 중요한 치과 치료의 한 분야로써, 치과에서 흔히 행해지는 치료이다.
그러나 근관치료는 0.1㎜의 오차에 시술의 성패가 좌우되기 때문에 고도의 정확성과 경험 그리고 시간을 요하는 중요한 치료이다.
따라서 인공치아 보다는 자연치아의 보존을 중요하게 여기는 구미 선진국에서는 가장 중요하면서도 제대로 시술하기 어려운 시술법으로 인식되고 있다.
근관 치료를 하지 않으면 치아를 빼고 인공치아를 넣어야 하지만, 자연치아보다 잘 만들어진 인공치아는 없을 뿐만 아니라 인공치아를 넣는 것은 많은 비용과 시간이 요구된다.
예를 들어, 현재 우리나라에서 근관 하나를 치료하는 데 환자가 지불해야 하는 비용은 약 5만 원인데 비하여 인공치아 하나를 이식하기 위해 지불하는 비용은 약 150~300만 원이다.
근관길이측정기
근관 치료에 사용하는 의료기기는 치과용 거울, 구강 카메라, X-ray, 치과용 CT 등이 있으나, 거울이나 구강카메라는 치아 내부를 보기 어렵고, X-ray나 CT는 내부를 볼 수 있지만 고가인데다가 크기가 클 뿐만 아니라 방사선 피폭 때문에 사용 회수에 제한이 따른다.
또한 X-ray는 아래 그림과 같이 촬영 방향에 따라 부정확한 결과를 보일 수 있다.
따라서 선진국에서는 방사선기기의 사용보다는 전자 근관장 측정기를 근관치료의 필수 장비로 사용하고 있다(그림 2 참조).
근관길이측정기는 모든 사람의 입술에서 치아 근관까지의 임피던스가 일정하다는 원리를 근간으로 하는데 가장 최신 기술인 주파수 의존형 전자 근관길이측정기는 서로 다른 주파수를 가진 전기 신호에 대해 치근단에서 가장 큰 임피던스 차이가 생긴다는 원리를 이용하여 치근단으로부터의 상대적인 거리를 측정한다(그림 3참조).
즉, 그림 4와 같이 탐침과 APEX사이의 거리가 측정기에 표시되므로, 시술자는 탐침을 조심스레 돌려가면서 정확한 APEX의 위치를 찾은 후 거리를 측정한다.
당사의 근관길이측정기 제조기술은 세계최고수준에 도달했음을 각종 문헌을 통해 증명하고 있는데 PubMed(미국립의학도서관)에 등록된 논문 “Accuracies of seven different apex locators under various conditions”에 따르면 현재 전 세계에서 사용 중인 전자 근관길이측정기의 대표적인 7가지 제품 중에서 당사 제품인 i-ROOT와 타사 제품인 EMF-100 DLX 등의 오차범위가 가장 적다.
파수 의존형 전자 근관장 검출기가 있으나 제품 성능의 미흡으로 인해 판매가 저조하고, 국외 제품으로는 전자 근관장 측정기와 관련된 제품은 전 세계적으로 10개 이내이고, 일본(J. Morita Mfg. Corp.) 제품은 기존의 방사선 기기를 사용한 근관장 측정 방법에 비해 동등하거나 우수하여 전 세계 시장을 거의 독점하고 있다.
최근 중국에서 유사 제품이 출시되고 있으나, 제품 성능과 신뢰성 미흡으로 시장 진출이 제한적이다. 당사 제품은 국외 제품과 동등 또는 이상의 전자 근관장 측정기(근관길이측정기) 관련 기술 및 제품과 특허를 보유하고 있다.
국내 제품은 주파수 의존형 전자 근관장 검출기가 있으나 제품 성능의 미흡으로 인해 판매가 저조하고, 국외 제품으로는 전자 근관장 측정기와 관련된 제품은 전 세계적으로 10개 이내이고, 일본(J. Morita Mfg. Corp.) 제품은 기존의 방사선 기기를 사용한 근관장 측정 방법에 비해 동등하거나 우수하여 전 세계 시장을 거의 독점하고 있다.
최근 중국에서 유사 제품이 출시되고 있으나, 제품 성능과 신뢰성 미흡으로 시장 진출이 제한적이다. 당사 제품은 국외 제품과 동등 또는 이상의 전자 근관장 측정기(근관길이측정기) 관련 기술 및 제품과 특허를 보유하고 있다.
근관충전시스템
치근관충전시스템은 ‘Pen’과 ‘Gun’, 그리고 ‘Common’으로 구분한다. Pen은 온도조절이 가능한 열전달기구로 치근관 내부에 삽입한 Guta Percha Point 에 열을 가하여 치근관 윗부분을 절단하고, 내부의 Guta Percha에 압력을 가하여 충전하는 기구다.
Gun은 내부의 니들에 Guuta Percha Bar를 삽입하여 열을 가한 후 미충전 된 치근관 내부를 충전하는 기구다. Common은 Pen과 Gun의 온도를 표시하는 디스플레이와 기구를 충전하고 거치하는 역할을 한다.
당사가 개발한 근관충전시스템은 근관충전기의 사용온도 최적화(Pack up은 0.5초 이내, Fill heater 30초 이내)가 가능하도록 S/W 및 소재 선정이 핵심이며, 근관충전기의 인체공학적 디다인 설계, User interface 적용과 무선충전이 가능한 시스템 설계가 중요하다.
현재 판매중인 제품은 세 가지가 있는데 치근관 충전이 가능한 E&Q Master, 무선형 전원공급장치를 장착하여 수직가압(Downpacking)과 백필충전(Backfilling)이 모두 가능한 Genesys, 그리고 미국 Kavo&Kerr사에 전량 ODM으로 수출하는 Genesys 기능외에 재충전 시스템이 가능한 elementsfree 제품이 있다.
elementsfree 제품의 차별화도힌 특징은 1) 전원코드를 없앤 무선 시스템, 2) 최신형 모터를 이용한 부드러운 근관충전재 딜리버리 시스템, 3) 시술자의 손에 최적화된 인체공학적 디자인, 4) 360도 접촉식 히터 전원부, 5) 위생적인 1회용 카드리지 사용 등이다.
elementsfree 제품은 기존의 유선형 근관 충전기에 대한고객의 니즈를 파악하고 근관치료의 과정시 고객의 제품 준비하는 법, 손놀림, 잡는 방법, 시술방법, 시술 후 제품을 놓은 방법, 사후관리하는 방법등을 약 30명 이상의 근관치료 전문의(다른 인종, 다른 성별, 다양한 치과치료경력 등을 골고루 고려)들에게 수차례의 필드 테스트 및 피드백을 걸쳐 개발하였다.
Pack 온도 제어부는 1초 이내에 Pack Tip 의 온도를 순간적으로 400°C로 가열하고, 이후 3.0sec 동안 설정온도기준 ±10% 이내로 오실레이션 후 동작대기하는 알고리즘을 기준 Pack Tip으로 1,000회 반복하여도 동일한 Performance를 유지 하도록 제품에 구현하였다.
Fill Mechanism 설계를 통해 외국사 제품 대비 70% 수준의 원가 절감, 외국사 제품 대비 50%의 size로 일반조건 Push Power 140N 및 가혹조건 300N 가압조건에서 4,000회 왕복 운동을 반복하여도 기구적 문제가 발생하지 않도록 설계하고 구현하였다.
Fill Motor 제어부는 엔코더를 사용하지 않고도 Motor의 AD Value와 Current를 이용하여 동작 시작점을 제어하고 사용자 기준의 편의 알고리즘 적용하였다.
Fill Heater 온도 제어부는 구강 진입부 Size를 최소화하고 환자 접촉 부 온도를 5min 내 60°C 이하를 유지하기 위하여 단열 Insulation 및 Air Gap 디자인을 적용하였으며, 반응속도가 빠르면서도 작은 Size의 Heater를 구현하기 위하여 Heating Wire, Sensing Wire, Connecting Wire 각각을 은 용접 공정을 통해 하나의 Wire Module 로 구현하고, 40sec 이내 Heater Bobbin 중심부 온도가 200°C 도달하는 뛰어난 출력특성을 만족하면서도 14일의 연속 사용조건에서도 Heater Module을 구성하는 모든 요소들이 열적 변화 없이 안정적으로 설정온도를 유지하는 장점을 지니고 있다.
당사의 치아보존과 관련한 소재는 2015년 매출액 130억 원, 근관길이측정기 및 근관충전시스템 매출은 81억 원으로, 올해보다 성능이 향상된 제품 개발을 추진 중이다.