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교정용 미니임플랜트의 직경 및 식립각도에 따른 응력 분포에 관한 3차원 유한요소 분석
Three-dimensional finite element analysis for stress distribution on the diameter of orthodontic mini-implants and insertion angle to the bone surface 원문보기

대한치과교정학회지 = Korean journal of orthodontics, v.36 no.3 = no.116, 2006년, pp.178 - 187  

변나영 (인하대학교 의과대학 치과학교실) ,  남은혜 (인하대학교 의과대학 치과학교실) ,  김일규 (인하대학교 의과대학 치과학교실) ,  윤영아 (인하대학교 의과대학 치과학교실)

초록
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본 연구는 고정원 보강을 위하여 사용하는 교정용 미니임플랜트의 직경 및 식립각도에 따른 응력 분포 양상을 알아보기 위하여 시행되었다. 미니임플랜트의 직경 및 피질골 표면에 대한 식립각도에 따른 응력 분포 양상을 관찰하기 위하여 $15{\times}15{\times}20mm^3$의 육면체에서 식립되는 피질골의 두께를 1.0 mm로 하였으며, 미니임플랜트의 길이를 8.0 mm로 고정하고 직경은 1.2 mm, 1.6 mm와 2.0 mm, 식립각도는 피질골 표면에 대해 $90^{\circ},\;75^{\circ},\;60^{\circ},\;45^{\circ}$$30^{\circ}$인 3차원 유한요소 모델로 제작한 다음, 미니임플랜트 두부중심에 각도 변화 평면에 대하여 수직 방향으로 200 gm의 수평력을 가하여 응력 분포 양상과 크기를 3차원 유한요소 해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 비교하였다. 골에 나타나는 최대 응력은, 식립각도와 무관하게 미니임플랜트의 직경이 증가할수록 응력이 감소하였고, 대부분의 응력이 피질골에서 흡수되었다. 또한 미니임플랜트의 직경이 증가하고 식립각도가 감소함에 따라 피질골과 접촉면적이 유의성 있게 증가하였으나, 피질골에 나타나는 최대응력은 식립각도 보다 피질골 표면과 접촉하는 미니임플랜트 위치가 더 유의한 연관성을 가졌다. 이상의 결과는 미니임플랜트 사용 시 골내 응력 분포는 식립각도의 감소보다는 미니임플랜트 직경 증가와 미니임플랜트와 피질골 표면의 접촉위치가 미니임플랜트의 유지 및 안정성에 영향을 주므로 미니임플랜트의 식립 시 이에 대한 고려가 필요할 것으로 생각된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The present study was performed to evaluate the stress distribution on the diameter of the mini-implant and insertion angle to the bone surface. To perform three dimensional finite element analysis, a hexadron of $15{\times}15{\times}20mm^3$ was used, with a 1.0 mm width of cortical bone....

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 22 이 방법은 하나의 모델이 완성되면 하중조건 및 경계조건의 설정이 자유롭고 구조물의 모든 점에 대한 응력을 분석할 수 있기 때문에 구조적으로 복잡한 생체역학의 연구에 많이 이용된다.23 본 연구는 유한요소법을 통하여 현재 통용되고 있는 미니임플랜트의 직경 및 식립각도 변화에 따른 응력 분포 양상을 비교하여 미니임 플랜트의 안정성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다 (Fig 1).
  • * 최근 미니임플랜트의 사용이 보편화되어 가고 있지만 미니임플랜트의 응력 분포에 관한 연구는 부족하여, 유한요소 분석법을 통하여 다양한 미니임 플랜트의 직경 및 식립각도 차이에 따른 응력 분포에 관하여 분석함으로써, 교정용 미니임플랜트의 임상 적용 시 도움이 되고자 시행하였다.
  • 교정용 미니임플랜트의 직경 및 식립각도에 따른 응력 분포 양상을 밝히기 위하여, 응력 분포 양상과 그 크기를 3차원 유한요소 분석으로 비교한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 이상의 결과는 미니임플랜트 사용 시 골내 응력 분포에 있어 식립각도의 감소보다는 미니임 플랜트의 직경 증가와 임플랜트와 피질골 표면의 접촉위치가미니임플랜트의 유지 및 안정성에 영향을 주므로 미니임 플랜트의 식립 시 이에 대한 고려가 필요함을 시사하는 것이다.

가설 설정

  • 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 및 Z축 3방향으로 동일하다는 등방성을 갖는 것으로 가정하였다.
  • 모델의 설계는 상악 제2소구치와 제1대구치 사이의 상악골 부위를 수평 절단한 것으로 가정하였으며, self drilling-method를 이용하는 교정용 미니임플랜 트, 치밀골 및 해면골로 이루어진 3차원 유한요소 모델을 기본 모델로 제작하였다. 미니임플랜트 모델은 Dual-Top Anchor Screw (Jeil Medical, Seoul, Korea) 에서 CAD (Computer Aided Design) 데이터를 참조하여 3차원 형상의 유한요소 모델로 제작하였다.
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