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문제 정의
- 이미 언급하였듯이 본 실험은 구강내 환경을 그대로 재현하지 못하였으므로 실험을 통해 얻은 각 bracket 별 마찰 저항 수치를 이용해 치아 이동에 요구되는 최적의 힘을 구하기에는 무리가 있는 것으로 보인다. 다만 상대적인 수치의 차이를 통해서 bracket 선택과 교정력의적용에 있어서 도움이 되고자 하며, 심미성을 유지하면서 마찰 저항을 줄일 수 있는 bracket의 개발에 참고가 되고자 하였다.
- 58°로, bracket 아ot width가 가장 넓은 것과 좁은 것 사이의 차이는 038°에 불과하였다. 따라서 본 연구에서 측정된 마찰력의 차이를 평가함에 있어서 bracket slot width 차이에 의한 영향을 배제하기로 하였다.
- 기존의 연구들과 마찬가지로 타액의 존재 하에서 장기간에 걸쳐 일어나는 치아의 이동을 그대로 재현하여 마찰력을 측정하기에는 한계가 있다. 물론 구강 내에서 실제로 발생하는 마찰력의 수치를 측정함으로써 치아에 적용하는 최적의 힘을 구하는데 도움이 될 수 있겠지만, 각 bracket별 마찰력의 차이 나 동적 마찰력 과 정적 마찰력 의 차이, bracket slot 과 wire 간의 각도가 0°, 10°일 때의 상대적인 차이를 보는 것만으로도 본 연구의 의미를 찾을 수 있다.
- 끼칠 수 있다. 본 연구에서는 탄성 고무링을 이용하여 wire를 bracket에 결찰하였으며, 동일인에 의해서 진행하여 결찰력에 의한 오차를 줄이고자 하였다. Thorstenson과 Kusy?는 bracket과 wire가 수동적인 상태로 있을 때에만 결찰 방법의 차이가 마찰력에 영향을 줄 뿐, 치아가 움직이는 상태에서는 결찰 방법의 차이는 무관하다고 하였다.
- 이에 본 연구는 교정 치료의 심미성을 증진시키기위해서 개발된 여러 ceramic bracket에 일정 각도를 부여하여 치아의 견인 시 일반적으로 사용되는 stainless steel (SS) wiie와 bracket slot 간의 마찰력을 측정함으로써, 교정적 치아이동을 위해 요구되는 최적의 힘을 예측하고 이를 치료에 효율적으로 이용하는데 도움이 되고자 한다.
- 것이 본 연구의 주목적이다. 최근 심미적 목적으로 많이 사용되고 있는 네 종류의 ceramic bracket과 대조군으로 한 종류의 metal bracket을 실험에 이용하여 마찰력에 대한 영향을 파악하고자 하였다. Ceramic bracket 중 두 군(ClaHty, Virage)은 polycrystalline alumina 로 표면의 roughness porosity로 인한 높은 마찰 저항을 줄이기 위해 metal slot을 삽입한 것이었고, 나머지 두 군(Inspire Ice, Miso)은 single crystal sapphire로 만든 bracket이었다.
제안 방법
- 0° 조건의 실험에서 wire가 bracket 이ot안에 수동적으로 삽입되도록 하기 위하여, bracket이 접착된 알루미늄 블록은 이동식 고정틀 안에서 전후좌우로 움직일 수 있도록 제작되었다. 또한 만능시험기 상부의 wire가 삽입된 부위에는 회전될 수 있는 링을 추가하여 wire와 preadjusted prescriptione 가진 bracket slot 사이에 발생할 수 있는 부가적 인 torque의 발생을 배제하도록 하였다.
- 알루미늄 블록의 표면에 metal primer (Reliance, Reliance Orthodontic Products, Itasca, IL, USAX 도포하고 1분간 기다린 뒤 bracket base와 알루미늄 블록에 Transbond XT primer (3M Unitek, Monrovia, CA, USA)를 바르고 광 중합기 (Flipo, Label France, Lyon Cedex, France) 로 2초간 조사하였다. Bracket base에 Transbond XT paste를 바르고 알두미늄 블록에 접착시킨 뒤 4 초간 bracket의 직상방에서 광중합기를 조사하여 광중합시켰다. 알루미늄 블록은 10 mm X 10 mm x 20 mm 크기의 사각기등으로 bracket을 접착하는 면에는 중앙을 지나는 수평선과 수직선을 인기 하여 bracket 접착 시 slot과 블록의 수평선이 일치하도록 하였다.
- Bracket slot width의 차이가 마찰력에 영향을 줄 수 있는지 알아보기 위해 vernier caliper (Absolute digimatic, Mitutoyo, Kanakawa, Japan)를 이용하여각 bracket별로 slot의 근원심 폭경을 측정하였다.
- Bracket slot과 wire가 이루는 각도가 10°인 경우에도 각 군마다 20개, 총 100개의 bracket과 wire 를 이용하여 0° 조건에서와 같은 방식으로 실험하여 정적마찰력과 동적 마찰력을 측정하였다.
- 또한 만능시험기 상부의 wire가 삽입된 부위에는 회전될 수 있는 링을 추가하여 wire와 preadjusted prescriptione 가진 bracket slot 사이에 발생할 수 있는 부가적 인 torque의 발생을 배제하도록 하였다. Bracket 이ot안에 수동적으로 삽입되도록 위치를 조정한 wire는 bracket tie-wing 에 고무링으로 결찰하였고, 매 실험 시마다 새 고무링으로 교체하였으며 동일인에 의해 실험이 진행되었다.
- Metal slot 이 삽입 된 polycrystalline ceramic bracket 과 metal slot 이 삽입되지 않은 monocrystalline ceramic bracket, metal bracket 간의 마찰력의 차이를 알아보기 위해 .019 X .025 stainless steel wire를 bracket slot과 0°, 10°의 각도를 부여하여 만능시험기를 이용해 이동시켰다. 각 실험에서 bracket 별로 정적 마찰력과 동적 마찰력을 측정한 결과 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
- Metal slot이 삽입된 bracket으로 Clarity (3M Unitek, Monrovia, CA, USA) 와 Virage (American Orthodontics, Sheboygan, WI, USA)를 사용하였고, monocrystalline ceramic bracket으로 Inspire Ice (Ormco, Glendora, CA, USA) 와 Miso (HT, Seoul, Korea) 를, metal bracket으로 Kosaka (Tomy, Tokyo, Japan)를 사용하였다. 각각의 brackete .
- 각 군마다 20개, 총 개의 bracket을 준비하여 0° 조건하에서 준비된 wire로 마찰력을 측정하였다. 매실험마다 반복 사용에 의한 오차의 발생을 줄이 기 위해 bracket과 wire는 새 것으로 교체하였다.
- 수 있도록 제작되었다. 또한 만능시험기 상부의 wire가 삽입된 부위에는 회전될 수 있는 링을 추가하여 wire와 preadjusted prescriptione 가진 bracket slot 사이에 발생할 수 있는 부가적 인 torque의 발생을 배제하도록 하였다. Bracket 이ot안에 수동적으로 삽입되도록 위치를 조정한 wire는 bracket tie-wing 에 고무링으로 결찰하였고, 매 실험 시마다 새 고무링으로 교체하였으며 동일인에 의해 실험이 진행되었다.
- 매실험마다 반복 사용에 의한 오차의 발생을 줄이 기 위해 bracket과 wire는 새 것으로 교체하였다.
- 본 연구는 건조 상태에서 10 mm/miri의 속도로 wire를 bracket slot안에서 이동시켰다. 이미 언급하였듯이 본 실험은 구강내 환경을 그대로 재현하지 못하였으므로 실험을 통해 얻은 각 bracket 별 마찰 저항 수치를 이용해 치아 이동에 요구되는 최적의 힘을 구하기에는 무리가 있는 것으로 보인다.
- 본 연구에서는 bracket slot과 wire 사이에 0°, 10°의각도가 존재할 때 정적 마찰력과 동적 마찰력을 측정하였다. Bracket 별로 약간씩의 통계적 유의차를 보였으며, 특히 bracket slot과 wire 사이의 각도가 10° 일 때 monocrystalline ceramic bracket의 마찰저 항이 정적, 동적 모두 metal slot을 가진 bracket보다 높게 나타났다.
- Wire 가 두꺼울수록, 원형 wire보다는 각형 wire가 마찰저항이 큰 것으로 보고되었다. 본 연구에서는 활주 역학에서 주로 사용되는 .019 X .025 SS wire를 bracket slot에서 일정한 속도로 이동시킴으로써 임상 상황을 유사하게 재현하고 그때의 마찰력을 측정하였다.
- Bracket base에 Transbond XT paste를 바르고 알두미늄 블록에 접착시킨 뒤 4 초간 bracket의 직상방에서 광중합기를 조사하여 광중합시켰다. 알루미늄 블록은 10 mm X 10 mm x 20 mm 크기의 사각기등으로 bracket을 접착하는 면에는 중앙을 지나는 수평선과 수직선을 인기 하여 bracket 접착 시 slot과 블록의 수평선이 일치하도록 하였다.
- 접착하였다. 알루미늄 블록의 표면에 metal primer (Reliance, Reliance Orthodontic Products, Itasca, IL, USAX 도포하고 1분간 기다린 뒤 bracket base와 알루미늄 블록에 Transbond XT primer (3M Unitek, Monrovia, CA, USA)를 바르고 광 중합기 (Flipo, Label France, Lyon Cedex, France) 로 2초간 조사하였다. Bracket base에 Transbond XT paste를 바르고 알두미늄 블록에 접착시킨 뒤 4 초간 bracket의 직상방에서 광중합기를 조사하여 광중합시켰다.
- 분간 이동시켰다. 이동 초기의 최대힘을 측정하여 정적 마찰력으로 기록하였고, 6초 간격으로 10회 측정한 마찰력의 평균값으로 동적 마찰력을 계산하였다.
- 0762 mm)의 유격 이 존재하게 된다. 이때 wire를 bracket slot 안에서 경사지게 하여 wire의 추가적인 변형 없이 slot의 양끝에 접촉하게 하였을 때의 bracket slot과 wire 사이의 critical contact angle a 를 tangent 함수를 이용하여 계산하였다 (Fig 4).
- 블록은 중앙에 들어오는 양형블록과 이루는 각이0°와 10。가 되도록 제작되었다. 이렇게 결합된 두 개의 blocke 만능시험기 (Universal Testing Machine, Instron 3366, Instron, Norwood, MA, USA) 에 고정된 이동식 고정틀에 나사에 의해 고정되도록 하였다 (Fig 2). 12 cm 길이의 .
대상 데이터
- Fig 1. Tested bra아(from the left side): Metal, MSC1, MSC2, Ceramicl, Ceramic2 (Metal, Metal bracket (Kosaka); MSC, Met기 slot inserted polycrystalline ceramic bracket (MSC1, 이아Ity; MSC2, Virage); Ceramic, Monocrystalline ceramic bracket (Ceramicl, Inspire Ice; Ceramic2, Miso).
- 028 이ot의 상악 소구치용 bracket을 사용하였다. Wire로는 활주 역학에서 견인 시 사용되는 .019 X .025stainless steel wire (Ormco, Glendora, CA, USA)를이용하였다. 결찰재로는 고무링 (Ormco, Glendora, CA, USA)을 사용하였다.
- 025stainless steel wire (Ormco, Glendora, CA, USA)를이용하였다. 결찰재로는 고무링 (Ormco, Glendora, CA, USA)을 사용하였다.
- 두 종류의 metal 이ot이 삽입된 polycrystalline ceramic bracket 과 두 종류의 monocrystalline bracket, 한 종류의 metal bracket0] 사용되었다 (Fig 1). Metal slot이 삽입된 bracket으로 Clarity (3M Unitek, Monrovia, CA, USA) 와 Virage (American Orthodontics, Sheboygan, WI, USA)를 사용하였고, monocrystalline ceramic bracket으로 Inspire Ice (Ormco, Glendora, CA, USA) 와 Miso (HT, Seoul, Korea) 를, metal bracket으로 Kosaka (Tomy, Tokyo, Japan)를 사용하였다.
- 본 연구에서는 다섯 종류의 bracket이 사용되었다. 같은 크기 및 같은 prescription을 가지는 bracket을 사용하는 것이 연구결과의 오차를 줄이는 방법이지만, 현실적으로 각 bracket 별로 크기가 다르기 때문에 bracket slot width도 달라지고 이는 곧 마찰력에 영향을 주는 변수로 작용할 수 있다.
데이터처리
- 각 집단별로 측정된 마찰력의 평균과 표준편차를 계산하였으며, metal bracket, metal slot inserted ceramic bracket (Clarity, Virage), monocrystalline ceramic bracket (Inspire Ice, Miso) 다섯 군의 평균을 비 교하기 위해 SAS ver 8.1 (SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 일원배치분산분석 (ANDVA) 을 시행하였다. 다중 비교를 위해 Tukey's studentized range test로 사후 검정하였다.
- 1 (SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 일원배치분산분석 (ANDVA) 을 시행하였다. 다중 비교를 위해 Tukey's studentized range test로 사후 검정하였다.
성능/효과
- 1. 전체적인 평균 마찰력은 metal bracket, metal slot inserted ceramic bracket, monocrystalline ceramic bracket 순으로 증가하였다.
- 10°에서의 정적 마찰력과 동적 마찰력 모두 metal bracket, metal slot inserted ceramic bracket, monocrystalline ceramic bracket 순의 마찰 저항을 보였으나, monocrystalline ceramic bracket이 다른 두 군에 비해 유의하게 높은 경향을 보였고 metal bracket과 metal slot inserted ceramic bracket 사이에는 통계적으로 유의한 차이를 발견할 수 없었다.
- 2. Bracket slot과 wire 사이의 각도가 0°일 때 가 10°일때에 비해서 낮은 마찰 저항을 나타내었다.
- 3. Bracket slot과 wire 사이의 각도가 10°일 때 monocrystalline ceramic bracket의 동적, 정적 마찰 저항은 metal bracket이나 metal slot inserted ceramic bracket에 비해 유의성 있게 크게 나타났다 (p < 0.05).
- 5종류 bracket의 slot width는 metal bracket0] 가장 작은 2.77 mm, metal slot inserted polycrystalline ceramic bracket 중 하나인 Clarity는 가장 큰 3.65 mm였으며, 나머지 brackete 그 사이의 값으로 나타났다 (Table 3).
- 58° 사이의 값으로 계산되었다. Bracket slot width 가 가장 작았던 metal bracket0] L58°로 가장 큰 critical contact angle을 보였고, slot width가 가장 컸던 Clarity가 1.20°로 가장 작은 critical contact angle 을 나타내었다 (Table 3).
- Bracket 별로 약간씩의 통계적 유의차를 보였으며, 특히 bracket slot과 wire 사이의 각도가 10° 일 때 monocrystalline ceramic bracket의 마찰저 항이 정적, 동적 모두 metal slot을 가진 bracket보다 높게 나타났다. 하지만 실제 임상에서 bracket 이ot과 wire 간에 10°의 각도 차이가 나는 일은 흔치 않을 것이다.
- 다중비교 검정 결과에서 보았듯이 metal bracket과 monocrystalline ceramic bracket 사이에 뚜렷한 차이가 있었으며, metal 이 ot 이 삽입된 ceramic bracket 중 한 군(Clarity)은 metal bracket고} 는 명확한 차이를 보이지 않았으나 monocrystalline ceramic bracket 군과는 유의성 있는 차이를 보였다. Metal slot inserted ceramic bracket 중 다른 한 군 (Virage)은 metal bracket과는 통계적으로 유의성 있는 차이를 보였고, monocrystalline ceramic bracket 중 한 군(Inspire Ice)과는 통계적 차이를 발견할 수 없었지만, 다른 한 군(Miso)과는 뚜렷한 차이를 관찰할 수 있었다.
- 05). Metal slot inserted ceramic bracket 중 다른 한 군(Virage)은 metal bracket보다는 통계 적으로 유의성 있게 높은 마찰 저항을 보였고 (p < 0.05), monocrystalline ceramic bracket 중 한 군 (Inspire Ice)과는 통계적 차이를 발견할 수 없었지만 (P < 0.05), 다른 한 군(Miso)보다는 뚜렷이 낮은 마찰 저항을 보였다 (p < 0.05).
- Metal slot이 삽입된 ceramic bracket 두 종류와 monocrystalline ceramic bracket 두 종류 각각은 0° 에서의 동적 마찰력을 제외하고는 마찰 저항에 있어서 통계적으로 차이가 없는 것으로 나타났다. Cacciafesta 등'의 연구 결과에 서처럼 전체적 으로 metal bracket이 가장 낮은 마찰저항을 보였고, monocrystalline ceramic bracket0] 가장 높은 저 항을 나타냈다.
- 05). Tukey's studentized range test를 이용한 다중 비교에서 0°에서의 정적 마찰력은 metal bracket 군이 다른 군에 비하여 통계적으로 유의하게 낮은 경향을 보였고 (p < 0.05), 다른 네 가지 ceramic bracket 군 간에는 유의한 차이를 발견할 수 없었다 (p < 0.05). 각도가 10°인 경우의 평균 정적 마찰력은 metal bracket 과 metal slot0] 삽입된 ceramic bracket 군이 monocrystalline ceramic bracket에 비해 통계적으로 유의하게 낮은 경향을 보였다 (p < 0.
- 결과에서 보듯이 0°에 비해서 10°의 각도가 생겼을 때 모든 bracket에서 마찰력이 증가하였다. 0°에서는 bracket별로 유의한 차이는 있었지만 어느 정도 비슷한 수치를 보였는데, 10°에서는 정적, 동적 마찰력 모두 0°에서의 정적, 동적 마찰력보다 1.
- 05), metal bracket, metal slot inserted ceramic bracket, monocrystalline ceramic bracket 순의 마찰 저항을 보였다. 다중 비교 검정 결과 0°에서의 동적 마찰력은 metal bracket이 monocrystalline ceramic bracket보다 통계적으로 유의하게 낮게 나타났다 (p < 0.05). Metal slot이 삽입된 ceramic bracket 중 한 군 (Clarity)은 metal bracket과는 명 확한 차이를 보이지 않았으나 (、p < 0.
- 같은 0°에서 동적 마찰력은 metal bracket, metal slot inserted ceramic bracket, monocrystalline ceramic bracket 순의 마찰 저항을 보였다. 다중비교 검정 결과에서 보았듯이 metal bracket과 monocrystalline ceramic bracket 사이에 뚜렷한 차이가 있었으며, metal 이 ot 이 삽입된 ceramic bracket 중 한 군(Clarity)은 metal bracket고} 는 명확한 차이를 보이지 않았으나 monocrystalline ceramic bracket 군과는 유의성 있는 차이를 보였다. Metal slot inserted ceramic bracket 중 다른 한 군 (Virage)은 metal bracket과는 통계적으로 유의성 있는 차이를 보였고, monocrystalline ceramic bracket 중 한 군(Inspire Ice)과는 통계적 차이를 발견할 수 없었지만, 다른 한 군(Miso)과는 뚜렷한 차이를 관찰할 수 있었다.
- 본 연구를 통해서 ceramic bracket, 특히 metal slot 이 삽입되지 않은 ceramic bracket0] metal bracket 에 비해 큰 마찰 저항을 나타내는 것을 볼 수 있었으며, bracket slot과 wire 간의 각도가 증가하면 마찰저항도 커지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 마찰력을 줄이기 위한 ceramic brack여?의 개발과 함께 교정치료 시 과도한 치관 경사를 막음으로써 마찰 저항을 줄이고 치료의 효율성을 높이도록 해야 할 것이다.
- 세 번째로 Ligature 방법의 차이도 마찰력에 영향을 끼칠 수 있다. 본 연구에서는 탄성 고무링을 이용하여 wire를 bracket에 결찰하였으며, 동일인에 의해서 진행하여 결찰력에 의한 오차를 줄이고자 하였다.
- 영향을 끼치게 된다. 실제로 정지해있는 물체를 움직이는 것이 물체의 이동을 계속 유지하는 것보다 좀 더 많은 힘을 요구한다는 원리처럼, 본 연구에서도 정적 마찰력은 동적 마찰력에 비해 모든 군에서 높게 측정되었다.
- 1과 같다. 일원배치분산분석 (ANOVA)을 적용한 결과 bracket 별 평균 정적 마찰력은 0°, 10° 모두에서 유의성 있는 차이를 나타내었다 (p < 0.05). Tukey's studentized range test를 이용한 다중 비교에서 0°에서의 정적 마찰력은 metal bracket 군이 다른 군에 비하여 통계적으로 유의하게 낮은 경향을 보였고 (p < 0.
- 2와 같다. 일원배치분산분석 (ANOVA)을 적용한 결과 bracket별 평균 동적 마찰력 은 0°, 10° 모두에서 유의성 있는 차이를 나타내었으며 (p < 0.05), metal bracket, metal slot inserted ceramic bracket, monocrystalline ceramic bracket 순의 마찰 저항을 보였다. 다중 비교 검정 결과 0°에서의 동적 마찰력은 metal bracket이 monocrystalline ceramic bracket보다 통계적으로 유의하게 낮게 나타났다 (p < 0.
- 5배 가량 증가하였다. 특히 metal slot이 포함된 bracket에서보다 ceramic과 wire가 직접 접촉한 monocrystalline ceramic bracket에서 마찰력의 증가가 훨씬 뚜렷이 관찰되었다.
후속연구
- 따라서 과도한 치관 경사를 초래하지 않을 정도의 적절한 교정력을 적용한다면 본 연구에서 사용되었던 세 종류의 bracket (metal bracket, metal slot inserted ceramic bracket, monocrystalline ceramic bracket)을 임상적으로 사용하는데 무리가 없을 것으로 보인다. 그러나 ceramic bracket 자체의 단점으로 지적되어온 bulkness, brittleness로 인한 tie-wing의 파절, debonding시 의원성 법랑질 손상, 대합치의 법랑질 마모 등은 ceramic bracket을 안전하게 사용하기 위해 계속해서 개선되어야 할 과제이다.
- 유용한 방법일 것이다. 그러나 위에서 언급되었던 방법들이 장기간에 걸친 치료 기간 동안 마찰 저항을 줄이는 효과가 유지될 수 있는지의 여부는 추가적 인연 구가 필요할 것이다.
- 하지만 실제 임상에서 bracket 이ot과 wire 간에 10°의 각도 차이가 나는 일은 흔치 않을 것이다. 따라서 과도한 치관 경사를 초래하지 않을 정도의 적절한 교정력을 적용한다면 본 연구에서 사용되었던 세 종류의 bracket (metal bracket, metal slot inserted ceramic bracket, monocrystalline ceramic bracket)을 임상적으로 사용하는데 무리가 없을 것으로 보인다. 그러나 ceramic bracket 자체의 단점으로 지적되어온 bulkness, brittleness로 인한 tie-wing의 파절, debonding시 의원성 법랑질 손상, 대합치의 법랑질 마모 등은 ceramic bracket을 안전하게 사용하기 위해 계속해서 개선되어야 할 과제이다.
- 줄이기 위한 ceramic brack여?의 개발과 함께 교정치료 시 과도한 치관 경사를 막음으로써 마찰 저항을 줄이고 치료의 효율성을 높이도록 해야 할 것이다.
- bracket slot안에서 이동시켰다. 이미 언급하였듯이 본 실험은 구강내 환경을 그대로 재현하지 못하였으므로 실험을 통해 얻은 각 bracket 별 마찰 저항 수치를 이용해 치아 이동에 요구되는 최적의 힘을 구하기에는 무리가 있는 것으로 보인다. 다만 상대적인 수치의 차이를 통해서 bracket 선택과 교정력의적용에 있어서 도움이 되고자 하며, 심미성을 유지하면서 마찰 저항을 줄일 수 있는 bracket의 개발에 참고가 되고자 하였다.
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