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국산 내부연결형 임플란트시스템(GS II$^{(R)}$)에서 지대주 연결방식에 따른 응력분석에 관한 연구
Three-Dimensional Finite Element Analysis of Internal Connection Implant System (Gsii$^{(R)}$) According to Three Different Abutments and Prosthetic Design 원문보기

구강회복응용과학지 = Journal of dental rehabilitation and applied science, v.26 no.2, 2010년, pp.179 - 195  

장미라 (이화여자대학교 임상치의학대학원 임플란트치의학) ,  곽주희 (이화여자대학교 임상치의학대학원 임플란트치의학) ,  김명래 (이화여자대학교 임상치의학대학원 임플란트치의학) ,  박은진 (이화여자대학교 의학전문대학원 치과학교실) ,  박지만 (이화여자대학교 의학전문대학원 치과학교실) ,  김선종 (이화여자대학교 임상치의학대학원 임플란트치의학)

초록
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임플란트 보철물에 저작력 등 외부 하중이 작용하면 내부 반응으로 응력이 발생되는데 지지골에 나타난 응력은 골재생 및 흡수 파괴, 임플란트에 나타난 응력은 임플란트 자체의 파절이나 나사의 풀림현상 및 파절, 상부 구조물에 나타난 응력은 보철물의 파절 등을 예견하는 지침이 될 수 있을 것이다. 지대주의 형상과 재질에 따라 연결방법과 보철방법이 달라지고 임플란트 내부의 하중전달 기전이 변하게 되고 이에 따라 악골에 발생하는 응력분포 역시 달라질 수 있다. 본 연구에서는 하악 제 1대구치 부위에 이중나사 구조를 갖고 원추형 내측연결 임플란트 시스템인 GSII$^{(R)}$ (Osstem, Korea)임플란트를 이용해 지대주의 종류를 티타늄 소재의 2-piece Transfer$^{TM}$ abutment (GST), 금합금 소재의 2-piece GoldCast$^{TM}$ abutment(GSG), 외부 연결형태를 가진 3-piece Convertible$^{TM}$ abutment (GSC) 로 분류하여 이에 따른 응력분포 양상을 비교 분석하여 보았다. 결과 하중조건에 관계없이 응력은 주로 지대주와 고정체가 접촉하는 경부에 집중되었다. 또한 하중조건에 관계없이 임플란트의 고정체 상부와 접촉하는 치밀골에 높은 응력이 나타나고 해면골에는 아주 작은 응력이 나타났다. 축하중보다는 중심축을 벗어난 하중조건에서 더 높은 응력이 발생되었고 수직하중보다 경사하중에서 더 높은 응력이 발생되었다. 전체에 걸친 최대응력은 GSG에서는 지대주, 치관 및 고정체에 고르게 분포되었고 GST는 주로 고정체와 지대주 나사에, GSC는 고정체와 지대주에 집중되었다. 세 지대주 간 골내의 최대응력에는 유의한 차이가 없었고 GSG가 전체 구성부의 응력분포에 있어 유리한 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the internal connection system, the loading transfer mechanism within the inner surface of the implant and also the stress distribution occuring to the mandible can be changed according to the abutment form. Therefore it is thought to be imperative to study the difference of the stress distributi...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 하악 구치부에서 이중나사 구조를 갖고 내측연결 시스템인 GSII(Osstem, Korea) 임플란트의 세 가지 지대주 종류에 따른 유한요소 응력분석 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • GS II(Osstem, Korea) 임플란트는 고정체가 micro thread와 macro thread로 이루어진 이중나사(dual thread) 구조를 갖고 고정체와 지대주가 11° 원추형 연결형태를 갖는다. 본 연구에서는 티타늄 소재의 2-piece TransferTM abutment, 금합금 소재의 2-piece GoldCastTM abutment, 그리고 외부 연결형태를 가진 3-piece ConvertibleTM abutment 이 세 가지 지대주가 재질과 연결 형태가 달라 이에 따른 응력 분포가 어떻게 다른지 유한 요소 분석법을 통해 알아보았다. 하중에 대한 응력과 변위를 연구하는 방법에는 스트레인 게이지법, 브리틀 코팅법, 홀로그래피, 므와레 분석법, 광탄성 분석법, 그리고 유한요소법이 있다.

가설 설정

  • 또한 골의 흡수와 개조 등 하중에 따른 동적인 골재형성도 수학적인 재현이 어렵고 유한 요소 응력분석을 이용해 계산된 응력 수치는 반드시 실제 수치와 일치하지 않는다.31) 이런 유한 요소 분석법의 한계 외에도 본 연구에서는 시멘트 합착형과 나사유지형의 영향을 배제했는데 실제 임상에서는 지대주의 형태, 연결방식, 재질 뿐 아니라 access hole에 따른 영향이 있을 것이다. 따라서 실제 임상에서 어떻게 영향을 줄 수 있는지 더 연구가 필요하리라 사료된다.
  • 유한요소를 이용한 응력분석법은 모델의 단순화와 응력의 수치적 계산을 위해 모형의 물리적 특성은 재료의 기계적 특성이 균일하다는 균질성(homogenecity), 재료의 특성은 세 방향으로 동일하다는 등방성(isotropy), 구조의 변형이나 변위는 적용된 힘에 비례하고 변위정도에는 무관하다는 선형 탄성(linear elasticity)을 갖는 것으로 가정하였다. 각 재료의 물성치는 오스템사의 Instron machine을 이용한 수치와 다른 연구 자료를 참고하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
입플란트 보철물에 있어서 하중의 분산요인에는 어떤 것들이 있는가? 따라서 하중과 생체 역학적인 관계가 조화를 이루지 못하면 임플란트와 악골간의 결합 파괴, 보철물 자체의 손상, 변연 지지골의 흡수 등의 문제를 야기하게 되므로 임플란트 보철물이 성공적으로 유지되기 위해서는 생체의 하중 부담 한계를 넘지 않는 범위 내에서 응력이 적절히 분산될 수 있도록 설계해야 한다. 그리고 이러한 하중의 분산요인으로 임플란트 자체의 형태와 재료, 개수, 위치, 각도, 그리고 상부 보철물의 재료와 형태 등이 있으며, 임플란트와 상부 보철물의 연결구조 또한 악골에서의 응력 분산에 영향을 끼친다.7,8)
임플란트와 지대주의 접촉 연결 방법 중 내측연결 시스템은 무엇인가? 외측연결 시스템은 임플란트 고정체의 상부에 존재하는 육각부위에 지대주를 연결하고 나사로 고정하는 방식이다. 내측연결 시스템은 임플란트 고정체 내부로 지대주의 일부가 들어가서 연결되는 방식으로 연결 접촉부 사이에 약간의 공간이 존재하고 연결이 수동적인 방식(slip-fit joint)과 연결 접촉부 사이에 공간이 없는 능동적인 방식(friction-fit joint)가 있다.6)
골유착이 성공된 이후에 나타나는 치과 임플란트의 기계적인 실패 요인이 발생하는 이유는 무엇인가? 골유착이라는 관점에서는 대부분 높은 성공률을 보이고 있으나 골유착이 성공된 이후에도 기계적인 문제점이 빈번한 실패 요인으로 나타나고 있다.1-6) 보철물이 외부 하중을 받게 되면 내부 반응으로 응력이 발생되는데 이때 응력은 하중이 가해진 해당 부위에 분산되므로 임플란트에 가해진 하중도 결과적으로 지지조직에 응력으로 나타나게 된다. 자연치에서는 치주인대의 완압효과로 인해 주로 치관부에 응력이 집중되나 임플란트는 결체조직의 개재없이 골과 유착되므로 가해진 하중의 완화작용없이 임플란트의 장축을 따라 분산되기 때문인 것으로 사료된다.
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