본 연구는 고정성 장치를 이용한 교정 치료에서 브라켓과 교정용 호선 사이의 활주 이동 동안 발생하는 마찰력에 디자인과 재질이 다른 각각의 브라켓과 여러 종류의 호선 다양한 브라켓-호선 각도 등이 어떤 영향을 미치는가를 알아보기 위하여 4종의 브라켓 (stainless steel twin 브라켓인 Gemini, 좁은 근원심 폭경과 single bracket의 디자인이 포함된 Mini Uni-Twin. metal-reinforced 세라믹 브라켓인 Clarity. 세라믹 브라켓인 Transcend)을 사용하고, 3종의 교정용 호선(0.015"$0.010\times0.022"$ stainless steel 호선, 0.010" Nitinol)을 이용하여 브라켓-호선 각도를 각각 $0^{\circ},\; 3^{\circ}8^{\circ},\; 9^{\circ}$로 조절하면서 실험한 결과, Gemini는 유의하게 가장 낮은 정지, 운동 마찰력을 보였으며 (P<0.001). Clarity는 $0^{\circ}$의 브라켓-호선 각도에서 Transcend는 $5^{\circ}와\;9^{\circ}$의 각도에서 유의하게 가장 높은 정지, 운동 마찰력을 보였고 (P<0.001) $0.016{\times}0.022"$ stainless steel 각형 호선은 유의하게 가장 높은 정지, 운동 마찰력을 보였으며 (P<0.01). 0.016" stainless steel 원형 호선은 $0^{\circ}와\;3^{\circ}$의 브라켓-호선 각도에서 (P<0.01), 0.016" Nitinol은 $8^{\circ}와\;9^{\circ}$의 각도에서 (P<0.001) 유의하게 가장 낮은 정지. 운동 마찰력을 보였고 브라켓-호선 각도가 증가함에 따라 유의하게 정지, 운동 마찰력도 증가하였다 (P<0.001)
본 연구는 고정성 장치를 이용한 교정 치료에서 브라켓과 교정용 호선 사이의 활주 이동 동안 발생하는 마찰력에 디자인과 재질이 다른 각각의 브라켓과 여러 종류의 호선 다양한 브라켓-호선 각도 등이 어떤 영향을 미치는가를 알아보기 위하여 4종의 브라켓 (stainless steel twin 브라켓인 Gemini, 좁은 근원심 폭경과 single bracket의 디자인이 포함된 Mini Uni-Twin. metal-reinforced 세라믹 브라켓인 Clarity. 세라믹 브라켓인 Transcend)을 사용하고, 3종의 교정용 호선(0.015"$0.010\times0.022"$ stainless steel 호선, 0.010" Nitinol)을 이용하여 브라켓-호선 각도를 각각 $0^{\circ},\; 3^{\circ}8^{\circ},\; 9^{\circ}$로 조절하면서 실험한 결과, Gemini는 유의하게 가장 낮은 정지, 운동 마찰력을 보였으며 (P<0.001). Clarity는 $0^{\circ}$의 브라켓-호선 각도에서 Transcend는 $5^{\circ}와\;9^{\circ}$의 각도에서 유의하게 가장 높은 정지, 운동 마찰력을 보였고 (P<0.001) $0.016{\times}0.022"$ stainless steel 각형 호선은 유의하게 가장 높은 정지, 운동 마찰력을 보였으며 (P<0.01). 0.016" stainless steel 원형 호선은 $0^{\circ}와\;3^{\circ}$의 브라켓-호선 각도에서 (P<0.01), 0.016" Nitinol은 $8^{\circ}와\;9^{\circ}$의 각도에서 (P<0.001) 유의하게 가장 낮은 정지. 운동 마찰력을 보였고 브라켓-호선 각도가 증가함에 따라 유의하게 정지, 운동 마찰력도 증가하였다 (P<0.001)
The object of this study was to evaluate how friction that occurs during the sliding movement of an orthodontic archwire through orthodontic brackets is differently affected by variant designs and ingredients of brackets and archwires and bracket-archwire angles. In order to simulate the situations ...
The object of this study was to evaluate how friction that occurs during the sliding movement of an orthodontic archwire through orthodontic brackets is differently affected by variant designs and ingredients of brackets and archwires and bracket-archwire angles. In order to simulate the situations which could occur during orthodontic treatment with fixed appliances, 4 types of brackets (Gemini, a stainless steel twin bracket, Mini Uni-Twiu. a stainless steel bracket with a single bracket design and narrow mesio-distal width; Clarity, a metal-reinforced ceramic bracket; Transcend, a ceramic bracket) and 3 types of orthodontic archwires $(0.016',\; 0.016{\times}0.022'\;stainless\;steel,\;0.016'\;Nitinol)$ were used and the bracket-archwire angles were controlled as $0^{\circ},\;3^{\circ}\;6^{\circ},\;and\;9^{\circ}$ Gemini significantly show and the lowest static and kinetic frictions (P<0.001) Clarity showed the highest static and kinetic frictions with a bracket-archwire angle of $0^{\circ}$. and Transcend at $6^{\circ}\;and\;9^{\circ}$ (P<0.001). An $0.016{\times}0.022'$ stainless steel rectangular archwire significantly showed the highest static and kinetic frictions (P<0.01). The lowest static and kinetic frictions were observed when the bracket-archwire angles were $0^{\circ}\;and\;3^{\circ}$ with 0.010' stainless steel round archwires (P<0.01), and $6^{\circ}\;and\;9^{\circ}$ with 0.016 Nitinol (P<0.001). The static and kinetic frictions were increased as the bracket-archwire angles were increased (P<0.001)
The object of this study was to evaluate how friction that occurs during the sliding movement of an orthodontic archwire through orthodontic brackets is differently affected by variant designs and ingredients of brackets and archwires and bracket-archwire angles. In order to simulate the situations which could occur during orthodontic treatment with fixed appliances, 4 types of brackets (Gemini, a stainless steel twin bracket, Mini Uni-Twiu. a stainless steel bracket with a single bracket design and narrow mesio-distal width; Clarity, a metal-reinforced ceramic bracket; Transcend, a ceramic bracket) and 3 types of orthodontic archwires $(0.016',\; 0.016{\times}0.022'\;stainless\;steel,\;0.016'\;Nitinol)$ were used and the bracket-archwire angles were controlled as $0^{\circ},\;3^{\circ}\;6^{\circ},\;and\;9^{\circ}$ Gemini significantly show and the lowest static and kinetic frictions (P<0.001) Clarity showed the highest static and kinetic frictions with a bracket-archwire angle of $0^{\circ}$. and Transcend at $6^{\circ}\;and\;9^{\circ}$ (P<0.001). An $0.016{\times}0.022'$ stainless steel rectangular archwire significantly showed the highest static and kinetic frictions (P<0.01). The lowest static and kinetic frictions were observed when the bracket-archwire angles were $0^{\circ}\;and\;3^{\circ}$ with 0.010' stainless steel round archwires (P<0.01), and $6^{\circ}\;and\;9^{\circ}$ with 0.016 Nitinol (P<0.001). The static and kinetic frictions were increased as the bracket-archwire angles were increased (P<0.001)
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문제 정의
지연시킬 수 있다. 본 실험의 목적은 브라켓의 디자인과 재질에 따라, 호선의 형태와 재질에 따라 그리고 브라켓-호선 각도에 따라 브라켓과 호선 간에 발생하는 마찰력의 차이를 비교해 보고자 하였다. 본 실험은 슬롯 부위의 재질이 stainless steel인 Gemini®, MiniUni~Twin®, Clarity®와 슬롯 부위의 재질이 세 라믹 인 Transcend®를 사용하였다.
본연구는 브라켓의 디자인과 재질에 따라, 호선의 형태와 재질에 따라 그리고 브라켓-호선 각도에 따라 브라켓과 호선 간에 발생하는 마찰력의 차이를 비교해보고자 하였다.
제안 방법
실험은 500 N의 load cell이 부착된 만능시험기 (Zwick Z020, Ulm, Einsingen, Germany) 로 수행하였고, crosshead는 10 mm/min의 속도로 이동하도록 하였으며 30초 동안 호선을 당겼다. Load cell outpute 컴퓨터 에 저 장되 었 고, 각각의 output을 Microsoft Excel XP (Microsoft, Redmond, Wash)에 옮겨 정지 마찰력과 운동 마찰력의 평균을 구하였다. 정지 마찰력은 그래프에서 초기 2 ~ 5초 사이에 나타나는 가장 큰 값이며, 운동 마찰력은 6초후의 값부터 실험이 끝날때까지 output의 평균으로 구하였다.
황과 박24은 브라켓-호선 각도와 호선의 종류에 따라 인공 타액에 대한 반응이 다름을 보고하였다. 따라서 본 실험은 브라켓과 호선의 종류, 브라켓-호선 각도가 다양하여 인공 타액 환경을 배제하였으며 실험의 마찰력 평가는 그 산출한 절대값보다 실험 재료들의 상대적인 순위로 평가하였다.
브라켓, 호선, elastic modulee 실험 전에 95% 알코올로 세척하였고 브라켓과 호선을 elastic module 로 결찰하였다. 0.
설계하였다 (Fig 2). 브라켓-호선 각도를 부여하는 stainless steel pine 브라켓의 중심에서 8 mm 떨어진 곳에 위치 시켰으며, 이를 인접 브라켓의 위치로 간주하였다. 실험 조건에 따라 실험 장치는 binding0] 생기지 않을 것으로 예상되는 0。, binding 이 시작되는 3°, 그리고 심한 binding과 notching0] 발생할 것으로 예상되는 6。와 9。의 브라켓-호선 각도를 주도록 조작하였다.
특별히 디자인된 실험 장치는 가운데에 브라켓을고정시킬 수 있는 부분과 호선에 각도를 부여하는 부분으로 설계하였다 (Fig 2). 브라켓-호선 각도를 부여하는 stainless steel pine 브라켓의 중심에서 8 mm 떨어진 곳에 위치 시켰으며, 이를 인접 브라켓의 위치로 간주하였다.
대상 데이터
결찰하였다. 0.016H stainless steel 원형 호선과0.016 x 0.022" stainless steel 각형 호선은 120 mm씩 절단하여 사용하였고, 0.016〃 Nitin이은 직선 부분만 실험에 사용하였다.
본 실험은 슬롯 부위의 재질이 stainless steel인 Gemini®, MiniUni~Twin®, Clarity®와 슬롯 부위의 재질이 세 라믹 인 Transcend®를 사용하였다. 교정용 호선은 0.016" stainless steel 원형 호선, 0.016" Nitinol, 0.016 X 0.022" stainless steel 각형 호선을 사용하였으며 elastic module로 결찰 하였다. 브라켓-호선 각도를 부여하는 부분은 브라켓의 중심으로부터 g mm 떨어진 부위에 위치시켰으며 각도를 각각 0。, 3°, 6°, 9°로 조절하고 실험하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 실험에서 브라켓과 호선의 결찰은 elastic module을 사용하였다. 결찰력은 브라켓과 호선 사이에서 수직항력으로 작용하여 마찰력에 영향을 줄 수 있는 변수이다.
본 실험은 stainless steel twin 브라켓인 Gemini® (3M Unitek, Monrovia, Calif, USA), 좁은 근원심 폭 경과 single bracket의 디자인이 포함된 stainless steel 브라켓인 Mini Uni-Twin® (3M Unitek, Monrovia, Calif, USA), metal-reinforced 세 라믹 브라켓인 Clarity® (3M Unitek, Monrovia, Calif, USA), 세라믹 브라켓인 Transcend® (3M Unitek, Monrovia, Calif, USA)를 사용하였다 (Fig 1A, Table 1). 모든 브라켓은 0.
본 실험의 목적은 브라켓의 디자인과 재질에 따라, 호선의 형태와 재질에 따라 그리고 브라켓-호선 각도에 따라 브라켓과 호선 간에 발생하는 마찰력의 차이를 비교해 보고자 하였다. 본 실험은 슬롯 부위의 재질이 stainless steel인 Gemini®, MiniUni~Twin®, Clarity®와 슬롯 부위의 재질이 세 라믹 인 Transcend®를 사용하였다. 교정용 호선은 0.
데이터처리
브라켓과 교정용 호선 사이에 발생되는 마찰력의 차이를 평가하기 위해 SPSS 프로그램 (version 10.0) 을 이용하였다 브라켓의 종류, 호선의 종류, 브라켓- 호선의 각도 등 총 3가지 변수들의 마찰력에 대한 효과를 5% 유의 수준에서 일원변량분석 (One-way ANOVA) 및 사후검정 (Duncan's multiple range test) 으로 각 군간 비교하였다.
Load cell outpute 컴퓨터 에 저 장되 었 고, 각각의 output을 Microsoft Excel XP (Microsoft, Redmond, Wash)에 옮겨 정지 마찰력과 운동 마찰력의 평균을 구하였다. 정지 마찰력은 그래프에서 초기 2 ~ 5초 사이에 나타나는 가장 큰 값이며, 운동 마찰력은 6초후의 값부터 실험이 끝날때까지 output의 평균으로 구하였다.
성능/효과
브라켓-호선 각도가 증가함에 따라 module에 의한 수직항력과 호선의 구부러짐에 의한 측방으로의 수직항력이 복합적으로 나타난다고 볼 수 있다. 0.016" Nitinol에서 는 모든 브라켓-호선 각도에서, 0.016" stainless steel 원형 호선에서는 0°와 3° 의 브라켓-호선 각도에서 Mini Uni-Twin®이 낮은 마찰을 보였으며 6°와 9°의 브라켓-호선 각도에서는 Mini Uni-twin®과 Clarity®가 비슷한 마찰을 보였다. 0.
모든 호선에서 Clarity®는 0°의 브라켓-호선 각도에서, Transcend®는 각도가 증가함에 따라 유의하게 가장 높은 정지 마찰력을 보였다 (Table 2). 0.016" stainless steel 원형 호선과 0.016" Nitinol을 결찰한 Clarity®는 0°와 3°의 브라켓-호선 각도에서, Trans-cend®는 브라켓-호선 각도가 6°와 9°의 모든 호선에서 유의 하게 가장 높은 운동 마찰력 을 보였다 (Fig 3).
모든 조건에서 브라켓-호선 각도가 증가함에 따라 정지, 、운동 마찰력은 유의하게 증가하였다. Transcend®오+ 조합된 0.016" stainless steel 원형 호선과 0.016 X 0.022" stainless steel 각형 호선에서 브라켓-호선 각도가 증가함에 따라 정지, 운동 마찰력의 증가는 현저하였다. 특히 6°에서 9°로 각도가 증가할 때 뚜렷하게 나타났다 (Table 4, Fig 5).
1. Gemini®는 유의하게 가장 낮은 정지, 운동 마찰력을 보였다 (F < 0.001). Clarity®는 0°의 브라켓-호선 각도에서, Transcend®는 6。와 9°의 각도에서 유의하게 가장 높은 정지, 운동 마찰력을 보였다 (P < 0.
3. 브라켓-호선 각도가 증가함에 따라 유의하게 정지, 운동 마찰력도 증가하였다 (F < 0.001).
슬롯이 짧은 브라켓의 장점에 대해서 Kusy와 Mhitley'W는 짧은 슬롯에서 binding과 notching0] 적게 일어나 낮은 마찰력을 기록한다고 하였다. Mini Uni-Twin®는 슬롯의 길이가 가장 짧아 binding과 notching이 더 적게 일어날 뿐만 아니라 브라켓의 작은 근원심 폭경으로 module에 의한 결찰력이 작아*25 각도를 부여하지 않은 실험이든 각도를 부여한 실험이든 모든 경우에서 마찰적 특징이 가장 우수할 것으로 예상하였다. 그러나 모든 조건에서 Mini Uni-Twin®는 twin 브라켓인 Gemini® 보다 마찰적 특성 이 우수하지 않았다.
Twin 브라켓 형태인 Gemini®는 모든 조건에서 정지, 운동 마찰력이 가장 낮게 나타나 나머지 3 종의 브라켓에 비하여 마찰적 특성이 우수한 것으로 보였다 (Table 2, Fig 3). 브라켓-호선 각도가 작은 경 우에 Gemini®가 가장 낮은 정지, 운동 마찰력을 보인 것은 Clarity®와 Transcend® 보다 작은 브라켓의 근원심폭경으로 module에 의한 결찰력이 낮아 수직항력이 작게 작용한 것과您" stainless steel의 재료적 특성 8專6에 기인한 것으로 보인다 브라켓-호선 각도가 큰 경우는 각도가 증가하면서 결찰에 의한 수직항력의 영향이 적어지고 호선의 stiffness에 따른 영향이 증가한다는 점에서电16 브라켓 디자인이 마찰력의 차이를 만드는 요소라고 예측할 수 있다.
001). 모든 브라켓-호선 각도와 호선에서 Gemini® 가 유의하게 가장 낮은 정지, 운동 마찰력을 보였다. 모든 호선에서 Clarity®는 0°의 브라켓-호선 각도에서, Transcend®는 각도가 증가함에 따라 유의하게 가장 높은 정지 마찰력을 보였다 (Table 2).
001). 모든 조건에서 브라켓-호선 각도가 증가함에 따라 정지, 、운동 마찰력은 유의하게 증가하였다. Transcend®오+ 조합된 0.
모든 브라켓-호선 각도와 호선에서 Gemini® 가 유의하게 가장 낮은 정지, 운동 마찰력을 보였다. 모든 호선에서 Clarity®는 0°의 브라켓-호선 각도에서, Transcend®는 각도가 증가함에 따라 유의하게 가장 높은 정지 마찰력을 보였다 (Table 2). 0.
위한 것이었다. 민과 서, '° Frank와 Nikolai'* 브라켓-호선 각도가 증가함에 따라 결찰에 의한 수직항력의 영향은 감소하고 호선의 stiffness에 따른 영향이 증가한다고 하였으며 이는 본 실험 결과와도 일치하는 것으로 원형 호선보다 각형 호선에서, Nitinol 보다 stainless steel에서 마찰력 증가가 현저하였다 (Table 4, Fig 5). 특히 세라믹 브라켓인 Transcend®와 조합된 모든 호선의 경우는 다른 어떤 조건에서 보다 현저하게 마찰력이 증가하였다.
본 연구의 결과를 임상에 적용해 보면, 통상적인 교정치료에서 마찰적 특징을 고려하여 single 브라켓보다 twin 브라켓이 유리할 수 있으리라 생각하며 심미적 교정 치료를 위하여 세라믹 브라켓이 고려되는 상황에는 stainless steel liner된 세라믹 브라켓의 사용이 좋을 것이라 생각한다. 활주 역학을 이용한 공간폐쇄 과정에도 각형 호선을 삽입하는 경우에 브라켓과 호선 사이에서 binding이 적어질 수 있도록 완전한 배열과 레벨링 후 공간 폐쇄를 시도하는 것이 좋을 것으로 생각한다.
후속연구
본 연구는 브라켓 디자인에 대한마찰력 비교에서 호선을 삽입하고 이동한 후에 브라켓이나 호선 표면의 마모 양상에 대한 평가나 고려는 없었다. 브라켓과 호선의 마모 양상으로 브라켓 디자인에 따라 그리고 호선의 형태, 재질에 따라 브라켓과 호선이 어떤 기하학적 관계를 보이는지 알 수 있다고 생각하며 이 점을 보완한 연구가 필요할 것으로 생각한다. 또한 건조 상태와 타액 내 환경에서의 비교 실험도 의미 있을 것으로 생각한다.
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