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교정용 미니스크류 식립 시 스크류의 길이, 직경 및 피질골 두께에 따른 응력 분포에 관한 3차원 유한요소법적 연구
Three dimensional finite element method for stress distribution on the length and diameter of orthodontic miniscrew and cortical bone thickness 원문보기

대한치과교정학회지 = Korean journal of orthodontics, v.33 no.1 = no.96, 2003년, pp.11 - 20  

임종원 (인하대학교 의과대학 치과학교실) ,  김왕식 (인하대학교 의과대학 치과학교실) ,  김일규 (인하대학교 의과대학 치과학교실) ,  손충렬 (인하대학교 의과대학 치과학교실) ,  변효인 (인하대학교 의과대학 치과학교실)

초록
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본 연구는 교정치료 시 고정원 보강을 위해 사용되는 교정용 미니스크류의 길이, 직경 및 피질골 두께에 따른 응력 분포 양상을 알아보기 위하여 시행되었다. 미니스크류의 길이와 직경 변화에 따른 응력 분포 양상을 관찰하기 위하여 식립되는 피질골의 두께를 1.0mm로 고정하고 미니스크류의 길이를 6.0mm, 8.0mm, 10.0mm, 12.0mm로, 직경을 1.2mm, 1.6mm, 2.0mm인 3차원 유한요소 모델을 제작하였다. 또한, 피질골의 두께 변화에 따른 응력 분포 양상을 관찰하기 위하여 미니 스크류의 길이를 8.0mm로 고정하고 직경은 1.2mm, 1.6mm, 2.0mm로, 피 질골의 두께는 1.0mm, 1.5mm, 2.0mm, 2.5mm인 3차원 유한요소 모델을 제작하였다. 각각의 유한요소 모델의 미니스크류 head중심에 200gm의 수평력을 가하여 응력 분포 양상과 크기를 3차원 유한요소 해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 비교한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 미니스크류 내부에서 나타나는 최대 응력값을 비교한 결과, 미니스크류의 직경이 1.2mm에서 2.0mm로 증가할수록 응력이 감소하였으며 같은 직경에서는 길이 증가에 상관없이 일정한 값을 유지하였다. 2. 피질골 및 해면골에 작용되는 최대 응력값을 비교한 결과, 미니스크류의 직경이 1.2mm에서 2.0mm로 증가할수록 응력이 감소하였으며 같은 직경에서는 길이 증가에 상관없이 일정한 값을 유지하였다. 3. 피질골 및 해면골에 작용되는 응력 분포를 관찰한 결과, 대부분의 응력이 피질골에서 흡수되었으며 ,해면골에 전달되는 응력값은 미미하였다. 4. 피질골 두께에 따른 최대 응력값을 비교한 결과, 같은 미니스크류의 직경에서는 피질골의 두께 증가에 상관없이 일정한 값을 유지하였다. 이상의 결과는 교정용 미니스크류의 유지에 길이보다는 직경이 더 크게 관여하는 것으로 나타나 미니스크류의 식립시 이에 대한 고려가 필요함을 시사하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of the present study is to evaluate the stress distribution on the length and diameter of the miniscrew and cortical bone width. Three dimensional finite element models were made of diameter 1.2mm, 1.6mm, 2.0mm and length 6.0mm, 8.0mm, 10.0mm, 12.0mm and cortical bone width 1.0mm. Also, ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 실정이다. 이에 본 연구는 유한요소 분석법을 통하여 다양한 미니스크류의 길이, 직경 및 피질골의 두께에 따른 응력 분포에 관하여 알아봄으로써 교정용 미니스크류의 탈락 원인을 규명하는데 도움이 되고자 시행하였다.
  • 또한 경 등质)은 미니스크류 탈락의 대부분이 성인보다는 피질골의 두께가 얇고 치밀도가 저하되어 있는 성장기 환자에서 발생하며, 연조직이 두껍거나 기구의 접근이 어려운 경우, 술자의 숙련도가 낮은 경우 탈락률이 높다고 보고하였다. 이와같이 교정용 미니스크류의 다양한 탈락 원인 가운데 본 연구에서는 미니스크류의 길이와 직경의 변화 및 식립되는 피질골 두께의 변화가 탈락에 어떤 영향을 미치는지 응력분포 양상을 통하여 조사하였다. 일반적으로 외력에 대한 응력과 변위를 분석하는 방법으로는 dial gauge111, photoelasticity(2), holography13', strain gauge"%} 유한요소법”)등이 있다.

가설 설정

  • 3). 구성 성분들의 물리적 성질인 탄성계수(Young's modulus)와 포와송의 비 (Poisson's ratio)는 Jian-Ping Geng 등®, Roxana Stegaroiu 등*과 같은 선학들의 연구를 참고로 하였으며 온도와는 무관한 것으로 가정하였다(Table 1).
  • 모델의 단순화와 응력의 수치적 계산을 위해 모델의 물리적 특성은 재료의 기계적 특성이 균일하다는 균질성, 구조의 변형이나 변위는 적용된 힘에 비례하고 변위 정도에는 무관하다는 선형 탄성, 재료의 특성 및 역학적 거동이 X, Y, Z축 3방향으로 동일하다는 등방성을 갖는 것으로 가정하였다(Fig. 3). 구성 성분들의 물리적 성질인 탄성계수(Young's modulus)와 포와송의 비 (Poisson's ratio)는 Jian-Ping Geng 등®, Roxana Stegaroiu 등*과 같은 선학들의 연구를 참고로 하였으며 온도와는 무관한 것으로 가정하였다(Table 1).
  • 모델의 설계는 상악 제2소구치와 제1대구치 사이의 상악골 부위를 수평 절단한 것으로 가정하였으며, drill method를 이용하는 교정용 미니스크류, 치밀골, 해면골로 이루어진 3차원 유한요소 모델을 기본 모델로 제작하였다. 미니스크류 모델은 (주)제일 메디칼코퍼레이션의 dual-top 형태의 미니스크류의 CAD (Computer Aided Design) 데이터를 참조하여 3차원 형상의 유한요소 모델로 제작하였다.
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