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문제 정의
- 본 연구의 목적은 교정용 미니임플랜트의 초기 안정성에 대한 교정용 미니임플랜트의 형태와 길이의 효과를 알아보고자 균일한 밀도의 polyurethane foam에 삽입 및 제거 시 토크를 측정하여 교정용 미니임 플랜트의 형태와 길이에 따른 기계역학적 성질을 비교 분석하는 것이다.
제안 방법
- 각 군의 삽입과 제거 시 토크 변화를 측정하였으며 삽입 및 제거 최대 토크를 측정하였고, 최대 토크까지 소요되는 시간(측정 최소 단위, 1/8초)을 측정하였다.
- 삽입 시에는 삽입 중반부터 최대 삽입 토크에 이르는 과정을 보기 위해 최대 삽입 토크의 시간을 기준으로 0초, 4초(2회전) 전, 8초(4회전) 전의 각 군의 토크를 비교 분석하였다. 그리고, 제거 시에는 최대 제거 토크 직후 토크의 감소되는 양상을 보기 위해 최대 제거 토크의 시점을 기준으로 0초, 2초(1회전) 후, 4초(2회전) 후의 각 군의 토크를 비교하였다.
- 기계역학적 비교 분석을 위해서는 각각의 미니 임플랜트를 비교할 기준이 필요하여 각 군의 삽입과 제거 시 시간에 따른 토크의 변화를 최대 토크 시점을 기준으로 일정 회전 수에 해당하는 일정 시간을 간격으로 각 군의 토크를 비교 분석하였다. 삽입 시에는 삽입 중반부터 최대 삽입 토크에 이르는 과정을 보기 위해 최대 삽입 토크의 시간을 기준으로 0초, 4초(2회전) 전, 8초(4회전) 전의 각 군의 토크를 비교 분석하였다.
- 미니임플랜트는 형태에 따라 원통형과 원추형으로 구분하였고, 각 형태마다 길이를 6 mm와 8 mm로 하여, 원통형 6 mm, 원통형 8 mm, 원추형 6 mm, 원추형 8 mm 군으로 분류하였다. 그리고, 미니 임플랜트의 중앙 1/2에서부터 상방으로 갈수록 나사산이 점차적으로 작아지는 변형된 원추형 8 mm 미니임 플랜트를 포함하여 총 5개 군(Fig 1)으로 구성 되었다.
- 각 군의 토크를 비교 분석하였다. 삽입 시에는 삽입 중반부터 최대 삽입 토크에 이르는 과정을 보기 위해 최대 삽입 토크의 시간을 기준으로 0초, 4초(2회전) 전, 8초(4회전) 전의 각 군의 토크를 비교 분석하였다. 그리고, 제거 시에는 최대 제거 토크 직후 토크의 감소되는 양상을 보기 위해 최대 제거 토크의 시점을 기준으로 0초, 2초(1회전) 후, 4초(2회전) 후의 각 군의 토크를 비교하였다.
- 이번 연구는 최근 들어 많은 임상적 적용을 하고있는 교정용 미니임플랜트의 초기 기계역학적 안정성에 관한 연구를 하기 위해 원추형과 원통형 형태의 차이, 그리고 6 mni와 8 mm 길이의 차이에 따른 기계 역학적 차이를 비교 분석하였다.
- 직경이 1.6 mm이며 길이가 각각 6 mm와 8 mm인 원통형과 원추형, 그리고 나사산이 작아지는 변형된 원추형 8 mm의 교정용 미니임플랜트를 밀도가 균일한 polyurethane foam에 삽입 및 제거하면서 시간에 따른 토크를 측정하여 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
- 8 mm 군으로 분류하였다. 그리고, 미니 임플랜트의 중앙 1/2에서부터 상방으로 갈수록 나사산이 점차적으로 작아지는 변형된 원추형 8 mm 미니임 플랜트를 포함하여 총 5개 군(Fig 1)으로 구성 되었다. 각 군은 10개의 미니임플랜트로 구성되었다.
- 미니임플랜트의 삽입과 제거를 위해 외과용 엔진 (Elcomed SA200C, W&H, Brmoos, Austria) (Fig 2, B)을 사용하였다. 실험에 사용한 외과용 엔진은 1/8 초 간격으로 시간에 따라 연속적 인 토크 측정 및 기록이 가능하고, 여러 요인으로 매번 토크 측정 값이 부정확할 수 있는 것을 막기 위한 토크 보정이 가능하여 기계역학적 분석에 정확을 기할 수가 있었다.
- 미니임플랜트의 삽입은 동물의 골을 사용할 경우 부위에 따라 골밀도와 골의 두께가 달라 모든 군이 동일한 조건으로 삽입되기가 어렵기 때문에 이를 감안하여 30 pcf의 균일한 밀도를 가진 solid rigid polyurethane foam (Sawbones, Pacific Research Laboratories Inc., Vashon, Washington, USA)을 사용하였다 (Table 2, Fig 2, A).
- 실험에는 ASTM F2146-01 분류에 따른 grade 4 titanium alloy (Table l)24로 제작된 직경 1.6 mm인 교정용 미니임플랜트 (Dual Top, Jeil Medical Corporation, Seoul, Korea)를 사용하였다.
데이터처리
- 이와 같은 자료를 토대로 미니임플랜트의 형태와 길이의 요인이 삽입 및 제거 토크에 미치는 영향을 분석 하기 위하여 SPSS 12.0 KO for windows release 12.0.1 프로그램 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 two-way ANOVA 를 시행하였으며, Duncan's multiple range test로 사후 검정을 시행하였다.
성능/효과
- 1. 원추형 이 원통형 보다, 그리고 8 mni가 6 mm보다 유의성 있게 더 큰 최대 삽입 토크와 최대 제거 토크를 보여주었다(P < 0.001). 그러나, 원통형 6 mm는 원추형 8 mm보다 유의성 있게 작은 최대삽입 토크를 보여주었지만 (p < 0.
- 2. 전체 군에서 제거 토크는 삽입 토크에 비하여 1/4 정도로 낮았으며, 그 중 원추형 6 mm는 최대 삽입 토크에 대한 최대 제거 토크 비가 가장 컸다.
- 할 것이다.27, 28 즉, 삽입 시에는 짧은 길이로 인해 적은 토크로 쉽게 삽입되면서 조직에 손상을 최소화하고, 제거 시에는 원추형과 상부의 변형된 나사산으로 넓은 회전 범위에서 큰 제거 토크를 나타내는 형태가 교정용 미니임플랜트의 초기 안정성에 유리할 것으로 생각된다.
- 3. 변형된 원추형 8 mm는 제거 시 넓은 회전 범위에서도 큰 제거 토크를 보여주었다.
- 각 군들에 있어서 최대 제거 토크는 최대 삽입 토크에 대하여 평균 27.32%로 적게 나타났다. 즉, 삽입 시 술자가 가하는 삽입 토크 크기 그대로 제거 토크로 나타나는 것이 아니라22 약 1/4 정도인 것으로 예상해야 할 것이다.
- 각 군들의 최대 삽입 토크에 대한 최대 제거 토크 비를 계산하였을 때 원추형 6 mm는 31.07%로 가장 높았는데, 전체 군에서 두 번째로 적은 최대 삽입 토크를 보이면서 제거 시에는 두 번째와 비슷한 높은 최대 제거 토크를 보여주어, 쉽게 삽입이 되면서 안정성은 좋은 높은 효율성을 가졌다고 볼 수가 있을 것이다. 특히, 치밀골과 직접적으로 접촉하는 상부로 갈수록 실질적인 기계적 안정성을 높일 수 있는 형태이기 때문에 원추형은 임상적으로도 미니임 플랜트의 안정성 확보에 기여할 것으로 생각된다.
- 그리고, 제거 시 대부분의 군은 최대 제거 토크가 발현된 뒤 급격한 제거 토크의 감소를 보여주었지만, 나사산이 변형된 원추형 8 mm에서는 최대 제거 토크 뒤에도 2초(1회전) 후 및 4초(2회전) 후까지 다른 군보다 높은 제거 토크가 나타났다 (Table 3, Fig 4).
- 삽입 중반부터 최대 삽입 토크에 이르는 과정을 보기 위하여 최대 삽입 토크에 도달하기 8초 전, 즉 4회전 전 각 군의 토크를 비교하면, 같은 길이에서 형태에 따른 삽입 토크의 유의한 차이는 없었다 (Table 3). 그러나 4초 전, 즉 2회전 전부터 최대 삽입 토크까지는 원추형이 원통형 군보다 삽입토크가 유의성 있게 컸다.
- 사용하였다. 실험에 사용한 외과용 엔진은 1/8 초 간격으로 시간에 따라 연속적 인 토크 측정 및 기록이 가능하고, 여러 요인으로 매번 토크 측정 값이 부정확할 수 있는 것을 막기 위한 토크 보정이 가능하여 기계역학적 분석에 정확을 기할 수가 있었다.
- 이러한 제거 토크 양상을 비교 분석하기 위해 최대 제거 토크 2초 후 4초 후 즉 1회전 후 2회전 후의 각 군의 제거 토크를 비교해 보았을 때 변형된 원추형 8 mm는 4 Non 전후의 제거 토크를 유지 하였고 이는 원통형 6 mm의 최대 제거 토크보다도 더 큰 값이며 원통형 8 mm의 최대 제거 토크와 비슷한 값이다 (Fig 4, Table 3). 다른 연구에서도 나사산의 미세한 차이는 기계역학적으로 영향을 미칠 수 있으며27 특히, 작은 나사산은 응력분포 등에도 유리하여 조직학적으로도 주변 골 흡수에 있어서 보다 좋은 결과를 보여주었다 28 나사산이 작아지는 변형된 원추형 8 mm는 동일한 길이의 원추형에 비해 상부의 나사산 크기와 형태의 변형으로 최대 제거 토크는 원추형 8 mm에 비해 약간 적지만 넓은 범위에 걸쳐 큰 제거 토크를 보여주고 있어 높은 기계적 안정성을 보여줄 것으로 보인다.
- 이는 원추형 6 mm 가 삽입 시에는 원통형 8 mm에 비해 짧은 길이로 적은 삽입 토크를 보여주었나, 제거 시에는 원추형의 형태로 큰 제거 토크를 보여준 것으로 추측할 수가 있다. 즉, 삽입 시에는 원추형 6 mm는 원통형 8mm에 비해 주변 조직의 유해성2°과 미니임플랜트의 파절 위험성 25이 적으면서, 제거 시에는 안정성이 높다고 예상할 수가 있으며, 19 삽입 시 주변 해부학적 구조물의 손상 위험성을 줄이기 위해 짧은 길이의 미니임플랜트를 사용해야 한다면, 원추형은 초기 기계적 안정성을 보완할 수 있을 것으로 보인다.
- (Fig 3, 4). 최대 삽입 토크가 가장 큰 것은 원추형 8 mm, 가장 적은 것은 원통형 6 mm였다 (Table 3, Fig 3, AY 제거 시 에 최대 제거 토크가 가장 큰 것 역시 원추형 8 mm, 가장 적은 것은 원통형 6 mm였다 (Table 3, Fig 3, B) 제거 및 삽입 토크는 형태와 길이에 따라 다른 양상을 보여 원통형보다는 원추형 이 , 그리고 6 mm보다는 8 mm가 더 큰 토크를 보였다(P < 0.001).
후속연구
- 교정용 미니임플랜트의 안정성에는 골밀도, 연조직의 상태, 구강 위생, 삽입 방법 및 미니임플랜트의 표면 처리 등 생물학적, 기계역학적 여러 요인이 영향을 미칠 수가 있기 때문에 이를 고려한 향후 연구가 필요할 것으로 보인다.
- 그러나, 실제 임상에서 치조골에 적용할 때는 이와 다른 여러가지 요인이 작용할 것으로 보이므로 이 와 관련된 임상적 연구가 좀 더 필요할 것으로 생각된다. 그럼에도 불구하고 환자와 술자 측 요인이 아닌 임플랜트 설계상의 특징에 따른 삽입 및 제거 토크와의 관계를 살펴봄으로써 실제 임상에 적용 시 참고적인 자료가 될 것으로 생각된다.
- 생각된다. 그럼에도 불구하고 환자와 술자 측 요인이 아닌 임플랜트 설계상의 특징에 따른 삽입 및 제거 토크와의 관계를 살펴봄으로써 실제 임상에 적용 시 참고적인 자료가 될 것으로 생각된다.
- 즉, 삽입 시 술자가 가하는 삽입 토크 크기 그대로 제거 토크로 나타나는 것이 아니라22 약 1/4 정도인 것으로 예상해야 할 것이다. 그리고, 최대 삽입 토크에 비례해서 최대 제거 토크가 나타나지 않았으며, 적은 힘으로 삽입이 되면서 쉽게 제거가 되지 않는 기계적 안정성이 좋은 것, 즉 기계역학적 효율성을 비교하기 위해서는 최대 삽입 토크에 대한 최대 제거 토크 비율을 비교할 필요가 있다.
- 주었다. 제거 시 길이가 길수록 최대 제거 토크가 크기 때문에 안정 적 이 라고 추측해 볼 수 있겠지 만, 삽입 시에 큰 최대 삽입 토크로 조직의 유해성2°과 파절의 위험성25 그리고 긴 길이로 인해 주변 치아 등과 같은 해부학적 구조물에 위해할 수도 있음을 고려해야 할 것으로 보인다.
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