[논문]임플란트 디자인이 식립 회전력과 응력에 미치는 영향에 관한 삼차원 유한요소 분석

김장응; 최유성; 임종화; 조인호

임플란트 디자인이 식립 회전력과 응력에 미치는 영향에 관한 삼차원 유한요소 분석
Effect of Implant Designs on Insertion Torque and Stress : Three-Dimensional Finite Element Analysis 원문보기

구강회복응용과학지 = Journal of dental rehabilitation and applied science, v.26 no.2, 2010년, pp.205 - 220

김장응 (단국대학교 치과대학 보철학 교실) , 최유성 (단국대학교 치과대학 보철학 교실) , 임종화 (단국대학교 치과대학 보철학 교실) , 조인호 (단국대학교 치과대학 보철학 교실)

초록
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본 연구에서는 임플란트 디자인이 주입회전력과 주변 응력에 미치는 영향을 알아보고자 삼차원 유한 요소 분석을 이용하여 유효 응력과 모멘트 그리고 축력을 측정, 비교 조사하였다. 나사형 임플란트 매식체의 디자인을 4종의 평행형과 7종의 근첨형으로 구분하였고 하악골 소구치 부위에 식립한 것으로 가정하여 유한 요소 모델을 제작하였다. 각각의 임플란트가 식립될 때 주변부에 발생하는 응력을 분석하였으며 그 결과 근첨형 임플란트가 평행형 임플란트에 비해 높은 식립 회전력을 보여 초기 고정력이 우수할 것으로 예상되었으나 응력 분산 측면에 있어서는 효율성이 낮은 양상을 나타내었다. 근첨형 임플란트에 비해 평행형 임플란트가 나사산의 높이에 따른 영향을 크게 받는 것으로 나타났으며 근첨형 임플란트는 임플란트 몸체의 경사도가 증가함에 따라 높은 응력이 발생되는 것이 관찰되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose : To analyze the effect of implant designs on insertion torque and stress by performing a comparative study on von Mises stress, torque and normal force through a three-dimensional finite element analysis. Materials and methods : Models of the screw type implant were used to model the implant as a form placed in the mandibular premolar region applying a three-dimensional finite element method. Screw type implant designs were classified into 4 types of parallel ones and 7 types of tapered ones. Other factors were simulated to represent clinical environment. Results : In parallel implant designs, higher and wider threads resulted in higher insertion torques and higher stress distributions. In tapered implant designs, changes in the taper led to remarkable differences in the insertion torques. It was difficult to determine a certain tendency of stress distribution around the implants since the stress level was too high around them. In tapered implant designs, smaller implants demonstrated lower insertion torques than the original type and were relatively less dependent on the degree of taper. Tapered implants showed higher insertion torques and higher stress distributions than parallel implants. Conclusion : According to this study, although the tapered implant demonstrated a higher insertion torque than the parallel implant, stress tended to be concentrated in the entire fixture of the tapered implant due to the inefficient stress distribution.

주제어

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	임플란트 시스템에 대한 생역학적 연구는 무엇을 전제로 하여 진행되어야 하는가?	골유착성 임플란트의 개념이 등장한 이후 현재 가장 많이 사용되고 있는 임플란트는 치근형 임플란트로 이에 대한 다양한 디자인이 소개되고 있으나 아직도 몇몇 시스템에 대한 장기간의 임상 예가 보고되지 않고 있으며 각 시스템에 대한 생역학적 연구보다는 재료학적 연구와 표면 특성에 대한 연구가 주류를 이루고 있다.9) 임플란트 시스템에 대한 생역학적 연구는 첫째 임플란트에 가해지는 하중의 특성, 둘째 임플란트에서 인접 조직으로 전이되는 응력의 성질과 양, 셋째 전이된 응력이 초기 고정시 골개조(bone remodeling)에 미치는 생물학적 의미 등을 전제로 진행되어야 한다.10) 본 연구는 임플란트 외형의 변화에 따른 주변 지지조직에서의 생체역학적인 응력변화를 비교 연구한 것으로 구강내에서 직접 시행하기가 불가능하기 때문에 유사한 모형을 제작하는 간접적인 방법으로 연구를 시행하였다.
	임플란트의 안전성과 골유착 정도를 측정하기 위한 방법들 중 최근에 많이 사용되는 방법에는 어떤 것들이 있는가?	현재 임플란트의 안정성과 골유착 정도를 측정하기 위한 다양한 방법들이 소개되고 있다. 특히 최근에는 Periotest® (Siemens AG, Germany) 이용법5)과 공진 주파수 이용법,6) 그리고 식립 회전력 측정법7)이 많이 사용되고 있다. Al-Nawas 등7)과 Sakoh 등8)이 식립 회전력 측정법에 관하여 발표하였으며 식립 회전력 측정법은 회전 속도를 조정가능한 모터를 이용하여 일정한 회전속도로 탭핑 드릴(tapping drill)이나 자가 관통나사를 삽입할 때 나타나는 전기적 신호를 기록하여 회전력을 측정하는 것으로, 삽입 중 인접 골을 압박 하면 골과 임플란트 계면에 압축력과 마찰력이 생기면서 모터가 저항을 받아 식립 회전력이 급격히 증가하게 되는데 이때 나타나는 식립 회전력의 증가 정도가 임플란트 디자인과 상관관계가 있다고 보고하였다.
	유한 요소의 해석 방법은 무엇으로 대별되는가?	응력을 연구하는 방법으로 유한요소 분석법이 임플란트 치과학에 도입된1) 이후 많은 연구에 이용되고 있으며 최근에는 임플란트 디자인과 임플란트 주위 변연 골흡수 연구에 이용되고 있다.2,3) 유한 요소의 해석 방법은 하중이 시간에 따라 비교적 빨리 변화하는 경우에 사용하는 동적 해석 (dynamic analysis)과 하중이 정적으로 작용하거나 하중이 시간에 따라 변하더라도 그 진동수가 물체의 고유 진동수보다 크게 적은 경우에 사용하는 정적 해석(static analysis)으로 구분할 수 있다. 골유착을 전제로 한 다양한 구조 역학적인 유한요소 응력 분석은 정적 상태인 선탄성 범주(linear elastic range) 내에서 시행되었으나, 임플란트 식립 시 골에는 절삭력과 압축력 그리고 마찰 저항 등이 발생되므로 선탄성 범주를 벗어난 소탄성 범주(plastoelastic range) 내에서 분석이 이루어져야 한다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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