교정용 스크류의 적절한 식립 토오크는 스크류와 골과의 경계에 적절히 작용하여 실패를 최소화 할 수 있는데, 너무 낮은 식립 토오크는 안정성이 없으며 반면에 너무 강한 식립 토오크는 열, 기계적 손상으로 골 괴사를 야기할 수도 있다. 본 연구에는 임상적으로 스크류의 길이와 직경 및 형태 등을 달리하여 식립 토오크를 측정해서 스크류의 각 부분에 대한 세분화된 토오크의 변화를 분석하고자 하였다. 연구결과 1.5 mm 두께의 인공피질골 블록에서 cylindrical type 스크류와 taper type 스크류 두 형태 모두에서 스크류 길이가 길수록 최대 식립 토오크 값도 함께 증가하였다. 특히 cylindrical type 스크류에서 길이에 따른 토오크 변화에 대해 통계적으로 유의한 차이가 관찰되었다 (p<0.05). 미니스크류의 연속적인 식립 토오크 분석 결과 cylindrical type 스크류는 연속적인 그래프 형태를 보이면서 불완전 나사부에서 식립 토오크가 크게 증가하였으며, taper type 스크류는 나사선의 마지막 경사진 부분에서 식립 토오크가 크게 증가하였다. 외경이 커질수록 최대 식립 토오크 값은 증가하였는데, 통계적으로 유의한 차이를 보였다 (p<0.05). 형태와 외경, 길이는 모두 토오크 값에 유의한 영향을 미치는데, 식립 토오크에 가장 큰 영향을 미치는 것은 외경, 형태, 길이 순서였다. 본 연구 결과 스크류의 식립 토오크에 가장 큰 영향을 미치는 것은 스크류의 외경이며 각각의 해부학적 구조물에 대한 피질골의 두께를 고려하여 적합한 스크류의 두께 및 나사산의 형태를 선택하는 것이 스크류의 초기 고정력을 얻는데 유리하다고 판단된다.
교정용 스크류의 적절한 식립 토오크는 스크류와 골과의 경계에 적절히 작용하여 실패를 최소화 할 수 있는데, 너무 낮은 식립 토오크는 안정성이 없으며 반면에 너무 강한 식립 토오크는 열, 기계적 손상으로 골 괴사를 야기할 수도 있다. 본 연구에는 임상적으로 스크류의 길이와 직경 및 형태 등을 달리하여 식립 토오크를 측정해서 스크류의 각 부분에 대한 세분화된 토오크의 변화를 분석하고자 하였다. 연구결과 1.5 mm 두께의 인공피질골 블록에서 cylindrical type 스크류와 taper type 스크류 두 형태 모두에서 스크류 길이가 길수록 최대 식립 토오크 값도 함께 증가하였다. 특히 cylindrical type 스크류에서 길이에 따른 토오크 변화에 대해 통계적으로 유의한 차이가 관찰되었다 (p<0.05). 미니스크류의 연속적인 식립 토오크 분석 결과 cylindrical type 스크류는 연속적인 그래프 형태를 보이면서 불완전 나사부에서 식립 토오크가 크게 증가하였으며, taper type 스크류는 나사선의 마지막 경사진 부분에서 식립 토오크가 크게 증가하였다. 외경이 커질수록 최대 식립 토오크 값은 증가하였는데, 통계적으로 유의한 차이를 보였다 (p<0.05). 형태와 외경, 길이는 모두 토오크 값에 유의한 영향을 미치는데, 식립 토오크에 가장 큰 영향을 미치는 것은 외경, 형태, 길이 순서였다. 본 연구 결과 스크류의 식립 토오크에 가장 큰 영향을 미치는 것은 스크류의 외경이며 각각의 해부학적 구조물에 대한 피질골의 두께를 고려하여 적합한 스크류의 두께 및 나사산의 형태를 선택하는 것이 스크류의 초기 고정력을 얻는데 유리하다고 판단된다.
Objective: The purpose of this study was to measure the insertion torque of orthodontic miniscrews regarding changes in their shape, diameter, and length. Methods: Torque values were measured during continuous insertion of the miniscrews into solid rigid polyurethane foam, using a torque tester of d...
Objective: The purpose of this study was to measure the insertion torque of orthodontic miniscrews regarding changes in their shape, diameter, and length. Methods: Torque values were measured during continuous insertion of the miniscrews into solid rigid polyurethane foam, using a torque tester of driving motor type with a regular speed of 3 rpm. Orthodontic miniscrews (Biomaterials Korea, Seoul, Korea) of cylindrical type and taper type were used. Results: Increasing the length and diameter of the miniscrews increased the maximum insertion torque value in both cylindrical and taper type screws. Insertion torque was increased at the incomplete head of the cylindrical type screw, and at the tapered part of the taper type screw. The insertion torque value of miniscrews was influenced most by diameter, then shape and length. As a result, it was shown that the diameter of the screw had the most influence on insertion torque, and the taper type screw had a higher torque value than the cylindrical type screw. Conclusion: Therefore, a large diameter or taper type screw are adequate for areas of thin cortical bone with a large interdental space, and a small diameter or cylindrical type screw are adequate in the mandibular molar area or the midpalatal area having thick cortical bone.
Objective: The purpose of this study was to measure the insertion torque of orthodontic miniscrews regarding changes in their shape, diameter, and length. Methods: Torque values were measured during continuous insertion of the miniscrews into solid rigid polyurethane foam, using a torque tester of driving motor type with a regular speed of 3 rpm. Orthodontic miniscrews (Biomaterials Korea, Seoul, Korea) of cylindrical type and taper type were used. Results: Increasing the length and diameter of the miniscrews increased the maximum insertion torque value in both cylindrical and taper type screws. Insertion torque was increased at the incomplete head of the cylindrical type screw, and at the tapered part of the taper type screw. The insertion torque value of miniscrews was influenced most by diameter, then shape and length. As a result, it was shown that the diameter of the screw had the most influence on insertion torque, and the taper type screw had a higher torque value than the cylindrical type screw. Conclusion: Therefore, a large diameter or taper type screw are adequate for areas of thin cortical bone with a large interdental space, and a small diameter or cylindrical type screw are adequate in the mandibular molar area or the midpalatal area having thick cortical bone.
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문제 정의
이에 본 연구는 미니스크류 식 립 초기부터 마지막까지 연속적인 식립 토오크를 측정하여 스크류의 각 부분에서의 식립 토오크에 대한 특성을 분석하고자 하였으며, 스크류의 길이와 외경 및 형상 등을 달리하여 식립 토오크 값을 측정하여 임상에서 적합한스크류의 형태를 찾기 위한 기초적인 자료를 마련하고자 하였다.
제안 방법
(1) 외경이 같고 길이가 다른 스크류를 비교하기 위하여 cylindrical type에서는 1507C, 1508C, 1509C의 최대 식립 토오크를 측정하여 비교하였고 taper type 에서는 1506T, 1507T, 1508T를 비교하였다.
(2) 길이는 동일하고 외경이 다른 cylindrical type 스크류 1208C, 1508C, 1808C, 2008C, 2508C 스크류의 최대 식립 토오크를 측정하여 비교하였다.
ASTM 543-02의 기준에 따라 제작된 토오크 시험기 (Biomaterial Korea, Seoul, Korea)를 이용하여 3 rpm의 일정 회전속도와 1.26 kgf의 일정하중을 가하여 식립 위치까지의 식립 토오크를 연속적으로 측정하였다. 각각의 스크류에 대해 5개씩을 사용하였으며 한번 사용한 스크류를 다시 사용하지 않았다.
따라서 본 평가에서는 교정 영역에 중요한 특성에 맞는 항목으로 준용하여 적용하고자 회전축에 470 g의 무게추를 장착하였으며 3 rpm의 회전 속도로 고정하여 평가하였다.
본 연구에서는 cylindrical type과 taper type의 교정용 미니 스크류(美安强 system, Biomaterials Korea, Seoul, Korea)를 사용하여 ASTM F543-02 규정을 준용하여 분당 3회전의 일정한 속도를 가지는 구동 모터식 토오크 테스터를 이용하여 SAWBONES 사에서 시판하고 있는 Biomechanical Test Block에 미니스크류를 삽입하여 스크류의 식 립 토오크를 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
또한 인공 골편에서 스크류의 삽입간격은 10 mm를 유지하였다. 연속적으로 측정된 데이터는 시간에 따른토오크의 변화량으로 도시하였으며 분석사진을 통하여 그래프와 식 립 위치 와의 관계를 명 확히 하고자 하였다 (Fig 2).
대상 데이터
Ti-6A1-4V ELI 소재의 cylindrical type과 taper type 의 교정용 미니스크류(美安强 system, Biomaterials Korea, Seoul, Korea)를 사용하였다. 스크류의 기본형상은 Fig 1과 같으며 각 스크류의 종류와 주요 치수를 다음 Table 1에 나타내었다.
실험용 골시편을 사용하면 피질골 두께를 규격화시키기 쉽고 피질골과 해면골에서의 골 밀도도 정해진 값을 가지게 되므로 연구의 변수를 조절할 수 있다. 본 실험에 사용된 실험용 골시편의 치밀 골은 밀도가 1.7 g/cc이며 수질골은 0.64 g/cc였다. Misch 등26의 연구에 의하면 하악골의 밀도가 0.
본 연구에 사용된 연구재료인 교정용 미니스크류는 Ti-6A1-4V ELI 소재의 cylindrical type과 taper type 의 교정 용 미니 스크류(美安强 system, Biomaterials Korea, Seoul, Korea)를 사용하였으며 실험의 변수를 형태, 외경, 길이에 두고 다른 변수의 작용을 제거하고자 동일회사의 제품을 사용하여 실험에 임하였다.
본 연구에서는 Biomechanical Test Block으로 실험용 Bone인 solid rigid polyurethane foam (Sawbones, A Division of Pacific Research Lab, Vashon, WA, USA) 을 사용하였다 (Table 2). 인간의 치밀골을 대체할 수 있는 1.
본 연구에서는 biomechanical test block으로 사용되는 인공골을 사용하였으며 재료는 E-Glass-filled Epoxy sheet로 Short E-Glass fibers 와 Epoxy Resin의 혼합물이며 인간의 해면골에 대한 대체 실험 재료는 solid rigid polyurethane foam이었다. 이는 인체에서토오크 테스트를 연구하는 것은 어렵고, 인간 cadaver bone을 이용할 경우 식립 부위에 따라 피질골의 두께가 다르고 골 밀도도 다르기 때문에 토오크 값을 서로 비교하기가 힘들다고 여겼기 때문이다.
사용하였다 (Table 2). 인간의 치밀골을 대체할 수 있는 1.5 mm 두께의 E-Glass-filled epoxy sheet를 해면골을 대체하는 polyurethane foam에 cyanoacrylate adhesive (Automix, 3M, St Paul, MN, USA)를 이용하여 부착하였다.
데이터처리
분석에 사용한 프로그램은 SPSS Win 12.0 (SPSS 12.0, Chicago, IL, USA)이고 사용한 분석방법은 Kruskal-Walis 검정이다.
성능/효과
1. 1.5 mm bone block에 cylindrical type 스크류와 taper type 스크류의 길이를 달리한 식 립 토오크의실험 결과, 두 형태 스크류 모두에서 길이가 길수록 더욱 큰 최대 식립 토오크 값을 보였다. 특히 cylindrical type 스크류에 선 길이에 따른 토오크의변화가 통계적으로 유의차가 있었다(P = 0.
1.5 mm bone block에 cylindrical type 스크류와 taper type 스크류의 길이를 달리한 식 립 토오크 테스트에 대한 연구결과를 고찰해보면 두 형태 스크류모두에서 길이가 길수록 더욱 큰 최대 식립 토오크값을 보이고 있다. (Figs 3, 4).
1.5 mm 두께의 치밀골에서 cylindrical type 스크류와 taper type 스크류 모두 길이가 길수록 최대 식립토오크 값이 커졌다. cylindrical type 스크류에서는보다 일정한 경사의 기울기를 가지며 taper type 스크류에서는 시간이 지남에 따라 보다 기울기가 급변하였다.
2. 미니스크류의 식립 초기부터 마지막까지 연속적인 식립 토오크를 측정한 결과 cylindrical type 스크류는 불완전 나사부, taper type 스크류는 경사진 부분에서 식립 토오크가 증가하였다. Cylindrical3. Cylindrical type 스크류에서 외경이 커질수록 최대식 립 토오크 값은 증가하였 는데 통계 적 으로 유의한 차이를 보였다 (p < 0.001).
4. 형태와 외경, 길이는 모두 토오크 값에 유의한 영향을 미 치 는데 식 립 토오크에 가장 큰 영향을 미치는 것은 외경, 형태, 길이 순서였다.
8em;">증가하였다. Cylindrical type의 스크류는 보다 연속적 인 그래프 형태를 보이며 taper typee 마지막 부위에서 식 립토오크가 보다 크게 증가하였다.
그리고 연속적 인 스크류의 식 립 토오크 그래프를 통하여 스크류의 경사진 부분이 식립 토오크 증가에 크게 작용함을 알 수 있었다. 이러한 연구결과는 스크류의초기 안정성을 높이기 위한 디자인의 개선에 필요한 기초적인 정보를 제공할 수 있다.
다중회귀분석에 의하면 형태와 직경, 길이는 모두식 립 토오크 값에 유의한 영향을 미치는데 토오크에가장 큰 영향을 미치는 것은 외경, 형태, 길이 순서였다 (Table 5).
것으로 나타났다. 따라서 치밀골이 얇은 부위엔 치근 간 거리가 허락하는 범위 내에서 외경이 굵은스크류나 taper type 스크류가 유리하겠고 치밀골이 두꺼운 하악 구치부나 정중구개봉합부위에는 외경이 가는 스크류나 cylindrical type 스크류를 식립 하는 것이 적절하다고 여겨진다.
최대 식립 토오크값을 보였다. 또한 외경이 증가할수록 연속적 그래프의 기울기가 크게 증가하였다 (Figs 5). 외경에 따른 최대 식립 토오크의 변화는 통계적으로 유의한 차이를 보여주었다 (p < 0.
그래프에서 보여주듯이 외경이 증가할수록 보다 큰 최대 식립 토오크값을 보였다. 또한 외경이 증가할수록 연속적 그래프의 기울기의 급격한 증가를 보였고 (Fig 5), 외경에 따른 최대 식립 皇 오크의 변화는 통계적으로 유의한 차이를 보였다 (p < 0.001)(Table 4). 즉 외경이 커지면 피질골과의 접촉면적이 넓어지며 주변골의 변형에 따른 strain의 증가로〃 인하여 급격한 토오크의 증가가 나타난다고생각되어지며 외경의 크기에 따라 토오크 값의 변화가 가장 큰 차이를 보이는 것으로 보아 스크류의 식립 토오크는 스크류의 구성요소 중 외경에 가장 크게 좌우됨을 추측할 수 있다.
본 연구 결과 최대 식립 토오크 값은 외경이 클수록, 길이가 길수록 증가함을 알 수 있었다. 그리고 연속적 인 스크류의 식 립 토오크 그래프를 통하여 스크류의 경사진 부분이 식립 토오크 증가에 크게 작용함을 알 수 있었다.
스크류 길이에 따른 최대 식립 토오크는 cylindrical type 스크류보다 taper type 스크류에서 크게 나타났으며 길이가 길수록 큰 값을 가졌으며 cylindrical type 스크류에서는 통계적인 유의차가 관찰되었다 0 = 0.008)(Table 3).
이상의 결과에서 스크류의 식 립 토오크에 가장 큰 영향을 미치는 것은 외경이며 taper type 스크류가 cylindrical type 스크류에 비해 큰 토오크 값을 가지는 것으로 나타났다. 따라서 치밀골이 얇은 부위엔 치근 간 거리가 허락하는 범위 내에서 외경이 굵은스크류나 taper type 스크류가 유리하겠고 치밀골이 두꺼운 하악 구치부나 정중구개봉합부위에는 외경이 가는 스크류나 cylindrical type 스크류를 식립 하는 것이 적절하다고 여겨진다.
001)(Table 4). 즉 외경이 커지면 피질골과의 접촉면적이 넓어지며 주변골의 변형에 따른 strain의 증가로〃 인하여 급격한 토오크의 증가가 나타난다고생각되어지며 외경의 크기에 따라 토오크 값의 변화가 가장 큰 차이를 보이는 것으로 보아 스크류의 식립 토오크는 스크류의 구성요소 중 외경에 가장 크게 좌우됨을 추측할 수 있다. (Table 5).
후속연구
두 형태 모두 나사산의 개수와 tip의 형태가 같은데도 불구하고 차이가 나는 이유는 driver에서 스크류로 연결되는 부분과 밀접한 부위의 형태적 특성으로 인하여 동축으로 발생되는 토오크가 변화될 수 있다고 가정할 수 있겠으나 이에 대한 구체적인 연구가 필요하다고 본다.
본 연구 결과는 인공골을 사용하였으므로 실제로 생체를 대상으로 하였을 때와 비교하여 다른 수준의 식립 토오크가 발생될 수 있음을 고려해야 할 것이다. 실제로 beagle견을 대상으로 한 식 립 토오크 측정 결과 1.
본 연구에서의 연구방법은 기본적으로 ASTM (American Standard Specification and Test Methods) F543-02 규정을 준용하였으나 ASTM F543-02 규정은 Metallic Medical Bone Screw에 대한 일반적인 평가 규정으로 치아 교정과 영역에서의 미니스크류의중요한 특성을 적용하기에는 무리가 있는 것으로 보인다. 따라서 본 평가에서는 교정 영역에 중요한 특성에 맞는 항목으로 준용하여 적용하고자 회전축에 470 g의 무게추를 장착하였으며 3 rpm의 회전 속도로 고정하여 평가하였다.
5-L8 mm 폭경의 미니스크류의 경우 하악에서는 20-35 Ncm, 상악에서는 5-15 Ncm의 식립 토오크가 측정되어 실험결과에 있어 상악의 식립 토오크 값과 유사하였다. 이번 실험에서 1.5 mm의 인공 피질골을 이용하였으므로 상악보다는 하악의 조건과 유사하다고 볼 수 있으므로 피질골의 두께가 상대적으로 얇은 상악의 조건에 대한 추가적인 실험 디자인이 필요하다고 본다.
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