교정용 미니스크류의 원추 형태가 식립 후 시기별 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위해, 시기별 제거 토오크 및 동요도와 조직시편분석을 시행하였다. 성견 6마리의 하악 협측골에 원통형과 원추형 교정용 미니스크류 (Biomaterials Korea, Seoul, Korea) 48개를 식립하고, 식립 시 식립 토오크와 동요도를 측정하고 3주, 12주 동안 교정력을 부여한 후, 제거 시 제거 토오크와 동요도를 측정하였다. 식립 토오크는 원통형 미니스크류에서 13.6 Ncm, 원추형 미니스크류에서 22.3 Ncm 로 원추형 미니스크류에서 높은 식립 토오크가 측정되었다 (p < 0.001). 식립 3주째 제거 토오크는 원통형 미니스크류에서 5.7 Ncm, 원추형 미니스크류에서 9.1 Ncm 로 유의한 차이가 관찰되었다 (p < 0.05). 식립 12주째 원추형 미니스크류의 제거 토오크는 3.6 Ncm 로 유의하게 감소하여 (p < 0.05) 원통형 미니 스크류의 4.2 Ncm 와 유의한 차이를 보이지 않았다. 이상의 결과로 미니스크류의 원추 구조는 식립 토오크를 유의하게 증가시켜 식립 후 3주간 안정성에 도움이 되었으나, 12주 후 안정성에 있어서는 원통형 미니스크류와 유사하였음을 시사한다.
교정용 미니스크류의 원추 형태가 식립 후 시기별 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위해, 시기별 제거 토오크 및 동요도와 조직시편분석을 시행하였다. 성견 6마리의 하악 협측골에 원통형과 원추형 교정용 미니스크류 (Biomaterials Korea, Seoul, Korea) 48개를 식립하고, 식립 시 식립 토오크와 동요도를 측정하고 3주, 12주 동안 교정력을 부여한 후, 제거 시 제거 토오크와 동요도를 측정하였다. 식립 토오크는 원통형 미니스크류에서 13.6 Ncm, 원추형 미니스크류에서 22.3 Ncm 로 원추형 미니스크류에서 높은 식립 토오크가 측정되었다 (p < 0.001). 식립 3주째 제거 토오크는 원통형 미니스크류에서 5.7 Ncm, 원추형 미니스크류에서 9.1 Ncm 로 유의한 차이가 관찰되었다 (p < 0.05). 식립 12주째 원추형 미니스크류의 제거 토오크는 3.6 Ncm 로 유의하게 감소하여 (p < 0.05) 원통형 미니 스크류의 4.2 Ncm 와 유의한 차이를 보이지 않았다. 이상의 결과로 미니스크류의 원추 구조는 식립 토오크를 유의하게 증가시켜 식립 후 3주간 안정성에 도움이 되었으나, 12주 후 안정성에 있어서는 원통형 미니스크류와 유사하였음을 시사한다.
Objective: This study was designed to analyze the primary and secondary stability characteristics of orthodontic mini-screws of tapered design when compared with the cylinder mini-screw. Methods: A total of 48 mini-screws were placed into the buccal alveolar bone of the mandible in 6 male beagle dog...
Objective: This study was designed to analyze the primary and secondary stability characteristics of orthodontic mini-screws of tapered design when compared with the cylinder mini-screw. Methods: A total of 48 mini-screws were placed into the buccal alveolar bone of the mandible in 6 male beagle dogs. Comparison was made between tapered and cylinder type mini-screws (Biomaterials Korea, Seoul, Korea). Maximum insertion torque (MIT) was measured using a torque sensor (Mark-10, MGT 50, USA) during installation, and maximum removal torque (MRT) was recorded after 3 and 12 weeks of loading. Results: Taper mini-screws showed a higher MIT value of 22.3 Ncm compared with cylinder mini-screw showing 13.6 Ncm (p < 0.001). The MRT of the taper mini-screw showed a significantly higher value of 9.1 Ncm than those of cylinder mini-screw of 5.7 Ncm at 3-weeks after installation (p < 0.05). However, there was no difference in the MRT value between the taper and cylinder mini-screws at 12 weeks of loading. Conclusions: These results showed that the high insertion torque of the taper mini-screw design increases initial stability until 3 weeks of loading, but does not have any effect on the secondary stability at 12 weeks of loading.
Objective: This study was designed to analyze the primary and secondary stability characteristics of orthodontic mini-screws of tapered design when compared with the cylinder mini-screw. Methods: A total of 48 mini-screws were placed into the buccal alveolar bone of the mandible in 6 male beagle dogs. Comparison was made between tapered and cylinder type mini-screws (Biomaterials Korea, Seoul, Korea). Maximum insertion torque (MIT) was measured using a torque sensor (Mark-10, MGT 50, USA) during installation, and maximum removal torque (MRT) was recorded after 3 and 12 weeks of loading. Results: Taper mini-screws showed a higher MIT value of 22.3 Ncm compared with cylinder mini-screw showing 13.6 Ncm (p < 0.001). The MRT of the taper mini-screw showed a significantly higher value of 9.1 Ncm than those of cylinder mini-screw of 5.7 Ncm at 3-weeks after installation (p < 0.05). However, there was no difference in the MRT value between the taper and cylinder mini-screws at 12 weeks of loading. Conclusions: These results showed that the high insertion torque of the taper mini-screw design increases initial stability until 3 weeks of loading, but does not have any effect on the secondary stability at 12 weeks of loading.
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문제 정의
본 연구는 non-drilling 형 교정용 미니스크류의 원추형태가 시기별 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위해 식립 시 식립 토오크 측정과 함께 시기별 제거 토오크와 동요도를 측정하였다.
최근 초기 안정성을 높이고자 미니스크류에 원추 형태를 부여하는 디자인들이 개발되고 있으며 이는 피질골 층에 조절된 압축력을 유도함으로써 스크류의 초기고정을 증가시키는데 목적이 있다. Motoyosi 등9은 원추 형태로 즉시 부하에 대한 안정성을 높일 수 있으며 이는 스크류와 주변 골의 견고한 기계적 접촉과 관련이 있다고 보고하였다.
제안 방법
각각의 실험군에 대해 3주와 12주 동안의 힘을 부여하였다. 12주 부하군은 하악골의 양측 중 한쪽을 선정하여 대조군과 함께 식립 하였으며, 12주 부하군 은 식립하고 9주 후에 반대편 악에 3주 부하군을 대조군과 함께 식립하였다. 실험동물에 따라 식립부위 를 교체하여 미니스크류 종류별로 식립부위가 다양하도록 설정하여 식립하였다.
실험 기간 동안 동물의 구강위생을 위해 클로로헥시딘 용액을 이용하여 매일 구강양치를 시행하였다 (Fig 3). 12주 후 미니스크류에 대한 동요도 측정 후 3주 부하군과 12주 부하군을 동시에 제거하였으며 이때 제거 토오크를 측정하였다.
각각의 실험군에 대해 3주와 12주 동안의 힘을 부여하였다. 12주 부하군은 하악골의 양측 중 한쪽을 선정하여 대조군과 함께 식립 하였으며, 12주 부하군 은 식립하고 9주 후에 반대편 악에 3주 부하군을 대조군과 함께 식립하였다.
교정용 미니스크류의 원추 형태가 식립 후 시기별 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위해, 시기별 제거 토오크 및 동요도를 측정하였다. 성견 6마리의 하악 협측골에 원통형과 원추형 교정용 미니스크류 (Biomaterials Korea, Seoul, Korea) 48개를 식립하고, 식립 시 식립 토오크와 동요도를 측정하고 3주, 12주 동안 교정력을 부여한 후, 제거 시 제거 토오크와 동 요도를 측정하였다.
동일 quadrant에 대해 원추형과 원통형 미니스크류 를 각각 2개씩 식립하였으며, 실험군의 원통형과 원 추형 미니스크류의 경우 양측에 탄성 체인을 걸어 즉시 부하를 시 행하였다. 이때 탄성 체인은 forcegauge 를 이용하여 250 - 300 gm 범위의 힘을 부여하였으며 3주마다 동요도 측정 후 교체하였으며, 대조군의 경우 부하를 가하지 않았다 (Fig 2).
05 ㎎/㎏을 피 하 주사하고, Rompun 2 mggkg과 Ketamine 10 ㎎/㎏을 정맥 주사하여 전신마취를 유도한 후 2% Enflurane으로 마취를 유지하였고 실험 동안 보온 패드(heating pad)로 체온을 유지하며 심전도를 관찰하였다. 또 미니스크 류 식립 시, 식립 부위에 에피네프린(1:100,000)이 포함된 2% 염산 리도케인을 이용하여 침윤 마취도 함께 실시하였다.
미니스크류의 식립 위치는 치근과의 접근도를 CT 촬영을 통해 확인한 후 수직 수평적인 위치를 결정하였으며, 하악에서 제2, 3, 4 소구치와 제1대구치의 치근 사이로 결정하였다 (Fig 2). 식립 전에 5 - 10 mm의 잇몸 절개를 시행하였으며 식염수 관주 하에 미니스크류의 나사산이 치조골에 완전히 들어가는 것을 확인하였다.
본 연구는 미니스크류의 안정성을 평가하기 위해 미니스크류 식립 및 제거 토오크를 이용하는 직접적인 측정방법을 이용하였다. 그러나 현실적으로 스크 류를 제거하였으므로 조직 형태 분석에 한계가 있다는 제약점이 있었다.
교정용 미니스크류의 원추 형태가 식립 후 시기별 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위해, 시기별 제거 토오크 및 동요도를 측정하였다. 성견 6마리의 하악 협측골에 원통형과 원추형 교정용 미니스크류 (Biomaterials Korea, Seoul, Korea) 48개를 식립하고, 식립 시 식립 토오크와 동요도를 측정하고 3주, 12주 동안 교정력을 부여한 후, 제거 시 제거 토오크와 동 요도를 측정하였다.
실험동물에 따라 식립부위 를 교체하여 미니스크류 종류별로 식립부위가 다양하도록 설정하여 식립하였다. 실험 기간 동안 동물의 구강위생을 위해 클로로헥시딘 용액을 이용하여 매일 구강양치를 시행하였다 (Fig 3). 12주 후 미니스크류에 대한 동요도 측정 후 3주 부하군과 12주 부하군을 동시에 제거하였으며 이때 제거 토오크를 측정하였다.
실험동물에 Atropine 0.05 ㎎/㎏을 피 하 주사하고, Rompun 2 mggkg과 Ketamine 10 ㎎/㎏을 정맥 주사하여 전신마취를 유도한 후 2% Enflurane으로 마취를 유지하였고 실험 동안 보온 패드(heating pad)로 체온을 유지하며 심전도를 관찰하였다. 또 미니스크 류 식립 시, 식립 부위에 에피네프린(1:100,000)이 포함된 2% 염산 리도케인을 이용하여 침윤 마취도 함께 실시하였다.
12주 부하군은 하악골의 양측 중 한쪽을 선정하여 대조군과 함께 식립 하였으며, 12주 부하군 은 식립하고 9주 후에 반대편 악에 3주 부하군을 대조군과 함께 식립하였다. 실험동물에 따라 식립부위 를 교체하여 미니스크류 종류별로 식립부위가 다양하도록 설정하여 식립하였다. 실험 기간 동안 동물의 구강위생을 위해 클로로헥시딘 용액을 이용하여 매일 구강양치를 시행하였다 (Fig 3).
식립 전에 5 - 10 mm의 잇몸 절개를 시행하였으며 식염수 관주 하에 미니스크류의 나사산이 치조골에 완전히 들어가는 것을 확인하였다. 최종 식립 전에 토오크 센서 (Mark-10, MGT50, CA, USA)를 이용하여 최대 식립 토오크를 Ncm단위로 측정하였으며 식립 후 동요도 측정기 (Periotest, Simens, Germany)를 이용하여 동요 도를 계측하였다.
대상 데이터
본 연구에는 12개월 된 12 kg의 웅성 성견 (Beagle Dog) 6마리를 대상으로 미니스크류를 식립 하였으며 이들의 구입, 선택, 관리, 실험 등은 연세의료원 실험동물 위원회(IRB)의 심의를 거쳤다. 실험에 사용된 미니스크류는 직경 1.
본 연구에는 12개월 된 12 kg의 웅성 성견 (Beagle Dog) 6마리를 대상으로 미니스크류를 식립 하였으며 이들의 구입, 선택, 관리, 실험 등은 연세의료원 실험동물 위원회(IRB)의 심의를 거쳤다. 실험에 사용된 미니스크류는 직경 1.45 mm, 길이 7 mm의 non-drilling 형의 원통형(OAS-1507C)과 원추형(OAS- 1507T, Biomaterials Korea, Seoul, Korea) 미니스크류 를 선정하였으며 총 48개를 사용하였다 (Fig 1).
데이터처리
전체 통계 방법은 원추형과 원통형의 미니스크류 에서 식립 및 제거 토오크 그리고 동요도에 대해 평균과 표준편차를 구한 후 independent f-test를 시행하였으며 시기별 제거 토오크는 1-way ANOVA test 후 사후검정으로 Schejfe test를 시행하였다.
2. 식립 3주째 제거 토오크는 원통형 미니스크류에서 5.7 Ncm, 원추형 미니 스크류에서 9.1 Ncm로 유의한 차이가 관찰되었다 (p < 0.05).
3. 식립 12주째 원추형 미니스크류의 제거 토오크는 3.0 Ncm로 유의하게 감소하여 (p < 0.05) 원통형 미니스크류의 4.2 Ncm와 유의한 차이를 보이지 않았다.
5 Ncm에 비해 매우 작은 값이며끄 20 Ncm 이상의 보철용 임플란트에 비해서도 작은 값이다. 그러나 교정용 미니 스크류를 이용한 이 전 연구는 평균 13 - 17 mm의 긴 미니스크류를 이용하였다는 점과 평균 14개월 동안 교정력을 부여하였다는 점에서 제거 토오크가 증가하였다고 판단되며, 보철용 임플란트의 경우 5 mm 이상의 폭 경을 보이므로 폭경 증가에 따른 제거 토 오크의 증가라고 판단할 수 있다. 즉시 부하를 가하는 보철용 transitional 임플란트의 경우 폭 경이 1.
보철용 임플란트 나 self-tapping형 미니스크류에서는 교정력을 늦게 부여해야 하지만 non-drilling형에서 초기 단계에 부여하는 것이 안정성에 유리하다는 것을 의미한다. 마지막으로 이번 실험에서 미니스크류 상부구조의 테이퍼의 정도는 일정하였다. 테이퍼의 각도를 점진적으로 증가시킴으로써 일어날 수 있는 식립 토오크 의 변화와 안정성에 대한 평가가 필요하며 이를 바탕으로 생리적인 허용범위를 고려한 디자인의 개발이 필요하다고 본다
본 동물실험 모델의 경우 14 - 21 Ncm으로 높은 식립 토오크가 관찰되었으며 이는 이전의 사람을 대상으로 한 실험 결과보다 높은 수치이다. 물론 이전의 연구는 pilot drill을 사용하였으므로 self-tapping 형에 비해 높은 식립 토오크가 계측된 것이라 사료 된다.
미니스크류의 식립 위치는 치근과의 접근도를 CT 촬영을 통해 확인한 후 수직 수평적인 위치를 결정하였으며, 하악에서 제2, 3, 4 소구치와 제1대구치의 치근 사이로 결정하였다 (Fig 2). 식립 전에 5 - 10 mm의 잇몸 절개를 시행하였으며 식염수 관주 하에 미니스크류의 나사산이 치조골에 완전히 들어가는 것을 확인하였다. 최종 식립 전에 토오크 센서 (Mark-10, MGT50, CA, USA)를 이용하여 최대 식립 토오크를 Ncm단위로 측정하였으며 식립 후 동요도 측정기 (Periotest, Simens, Germany)를 이용하여 동요 도를 계측하였다.
원추형 구조는 주변 골에 변형을 일으켜 골과 밀접한 접촉을 유도하여 동요도를 감소시킬 수 있으므로 초기 고정원에 유리한 역할을 할 수 있다. 원추형 구조에서 얻은 초기 고정은 3주째에서도 원통형 미니스크류보다 유의하게 높은 제거 토오크를 보여줌으로써 식립 후 일정 기간 동안 높은 고정력을 유지한다는 사실을 알게 되었다. Ueda 등"은 원추형 보철용 임플란트의 식립 토오크 와 제거 토오크 간의 높은 상관성을 보고한 바 있으며 이는 이번 실험에서 3주째의 결과와 일치한다.
원추형 미니스크류의 동요도 는 식립 시 -3.1로 원 통형에 비해 낮았으며 (p < 0.01) 3주 6주째 점진적으로 증가하여 12주째 두 군간에 유의한 차이가 관찰되지 않았다 (Fig 6 and Table 2).
이상의 결과로 미니스크류의 원추 구조는 식립 토오크를 유의하게 증가시켜 초기 안정성에 도움을 주었으나, 12주 후 안정성에 있어서는 원통형 미니스크류와 유사하였음을 알 수 있다.
후속연구
이전 연구에서 static load가 골 유착을 증진시킨다는 보고가 있었으나 0" 이번 실험에서 대조군과 실험군과의 유의한 차이는 관찰되지 않았다. 이는 보철용 임플란트에 비해 작은 직경을 사용하였으며 machined surface로 골 유착의 진행 정도가 빠르지 못 했다고 추측할 수 있다畛 좀 더 구체적인 결과를 위해 조직학적 인 연구가 필 요하다고 본다.
이번 실험에서 조직시편 분석에 대한 제약으로 시 기별 골 유착 정도를 평가하는데 한계가 있었다. 이전 연구에서 static load가 골 유착을 증진시킨다는 보고가 있었으나 0" 이번 실험에서 대조군과 실험군과의 유의한 차이는 관찰되지 않았다.
마지막으로 이번 실험에서 미니스크류 상부구조의 테이퍼의 정도는 일정하였다. 테이퍼의 각도를 점진적으로 증가시킴으로써 일어날 수 있는 식립 토오크 의 변화와 안정성에 대한 평가가 필요하며 이를 바탕으로 생리적인 허용범위를 고려한 디자인의 개발이 필요하다고 본다
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