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[국내논문] 임플란트 나사산 디자인이 변연골 응력에 미치는 영향
Effect of thread design on the marginal bone stresses around dental implant 원문보기

대한치과보철학회지 = The journal of Korean academy of prosthodontics, v.49 no.4, 2011년, pp.316 - 323  

이상현 (경북대학교 치의학전문대학원 치과보철학교실) ,  조광헌 (경북대학교 치의학전문대학원 치과보철학교실) ,  이규복 (경북대학교 치의학전문대학원 치과보철학교실)

초록
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연구 목적: 본 연구의 목적은 치과용 임플란트 나사산 디자인이 변연골 응력에 미치는 영향에 정량적인 분석을 하고자 한다. 연구 재료 및 방법: 외경 4.1 mm (경부직경 3.5 mm), 매식부 길이 10 m인 표준형 ITI 임플란트 시스템(ITI Dental Implant System; Straumann AG, Waldenburg, Switzerland)을 기본모델(대조모델)로 채택하고, 그 몸체의 나사산은 다른 임플란트 시스템에 채택되고 있는 삼각형, 사각형, buttres형 디자인을 가지는 가상의 해석모델을 4종 만들었다. 해석모델은 나사산 형태와 크기에 따라 (1) 모델 A (작은 삼각형 나사산), (2) 모델 B (큰 삼각형 나사산), (3) 모델 C (buttres형 나사산), 및 (4) 모델 D (사각형 나사산)로 구분하였다. 유한요소 모델링과 해석에는 NISA II/DISPLAY III (Engineering Mechanics Research Corporation, Troy, MI, USA) 프로그램을 사용하였다. Mesh 구성에는 NKTP type 34형 solid 요소(4각형 축대칭 요소, 요소당 절점수 8개)를 사용하여 임플란트 장축과 평행한 축대칭 하중은 물론 장축과 경사각을 갖는 비축대칭 하중조건을 모두 해석할 수 있도록 하였다. 임플란트의 표면으로부터 각각 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0 mm 떨어진 위치에 5개의 응력관찰점(stress monitoring point)을 설정 하여 기록된 응력 값으로부터 회귀분석을 통하여 변연골 응력 최대값(peak stress)을 정량화하였다. 해석에 사용한 하중 조건은 2가지로, 임플란트 축에 평행한 수직하중 100 N과 임플란트 축과 $30^{\circ}$를 이루는 경사력 100 N 조건이었다. 결과: 임플란트 경부와 접하고 있는 인접 변연골에 응력집중현상이 보이고 있었으며, 그 양상은 임플란트 나사산 디자인과 무관하게 거의 유사하게 관찰되었다. 수직력 100 N 조건에서 산출된 변연골 최대응력값은 대조모델과 실험모델 A, B, C, D에서 7.84, 6.45, 5.96, 6.85, 5.39 MPa이었고, 경사력 조건에서는 각각 29.18, 26.45, 25.12, 27.37, 23.58 MPa이었다. 결론: 임플란트 나사산의 디자인은 변연골의 응력에 영향을 미치는 중요한 요소이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Purpose: The purpose of this study was to investigate the effect of different thread designs on the marginal bone stresses around dental implant. Materials and methods: Standard ITI implant(ITI Dental Implant System; Straumann AG, Waldenburg, Switzerland), 4.1 mm in diameter and 10 mm in length, was...

Keyword

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문제 정의

  • 기존 임플란트 시스템들에 대한 비교 연구의 경우, 각 시스템들은 나사산 외에도 경부형상 등 다른 변수들의 영향이 혼재하여 결과분석이 어려웠거나, 또는 응력집중이 일어나는 변연골에서 유한요소모델을 관리하지 못해 이 부위 응력해석결과의 신빙성이 떨어지는 문제가 있었던 것으로 보이며, 이런 이유로 인해 문헌에 보고되는 연구결과들은 대부분 정성적인 결과들이었으며 따라서 결과들 간의 상호비교가 가능하지 않았다. 이에, 본 연구에서는 이 같은 이전 연구들의 문제점을 배제하고, 치과용 임플란트 나사산 디자인이 변연골 응력에 미치는 영향에 집중하여 보다 정량적인 분석을 하고자 한다.
  • 변연골 응력에 영향을 미치는 것으로 이미 보고된 임플란트 직경이나 길이, 치은관통부(crestal module)와 지대주 형상, platform, 상부 보철물 형상과 골의 내, 외부 형상 등의 조건을 모두 동일하게 유지하여 그 영향을 배제하고, 본 연구에서는 오직 나사산 형상 차이에만 초점을 두어 분석하는 것을 목표로 하였다. 이를 위해, Fig.
  • 임플란트의 안정성에 영향을 주는 요인은 크게 생물학적 인자와 생역학적 인자의 2가지로 분류될 수 있다. 본 연구에서는 그 중 생역학적 인자에 주목하여, 임플란트 나사산이 변연골 응력에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 임플란트의 길이, 직경, 나사산 디자인 등에 따라 임플란트에 가해지는 기능력이 주위 골조직에 다르게 전달되고, 이에 따라 골조직이 다르게 반응하게 될 수 있음은 다수 선학들에 의해 보고된 바 있으며,19-21 특히 나사산 형태가 응력분산에 있어, 최대 응력 크기에 미치는 영향이 크다는 견해가 지배적이다.

가설 설정

  • 5 mm) 유지하였다. 임플란트 경부를 에워싸는 변연골의 곡면은 spline 곡선을 이용하여, 굴곡 없이 자연스런 형상으로 모델링하였고, 치밀골의 두께는 모든 부위에서 0.75 mm로, 일정한 것으로 가정하였으며 경부를 제외한 임플란트 표면은 모두 해면골과 계면을 이루는 것으로 가정하였다.
  • 한편, 변연골 표면이 나사산에 근접하면 생길 수 있는 응력의 뒤틀림(distortion)을 방지하기 위해, 첫 번째 나사산이 변연골/해면골 경계면 아래 높이에 존재하는 것으로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
임플란트 이차안정성에 대한 나사산의 역할에는 어떤 상반된 견해가 존재하는가? 그러나 임플란트 이차안정성에 대한 나사산의 역할에 대해서는 두 가지의 상반된 견해가 존재하고 있다. 인접골에 대한 나사산의 응력분산효과가 크며 또한 나사산 디자인에 따라 변연골의 응력분포 양상에 유의한 차이가 있다고 하는 견해와, 일단 골융합이 달성된 이후에는 나사산 디자인 차이가 변연골 응력에 미치는 효과는 미미하다는 견해가 그것이다. 전자그룹에 속하는 Chun 등7은 유한요소해석을 통하여 나사산 형상 차이에 따라 변하는 인접골 응력을 분석하여 사각형 또는 사다리꼴형 나사산이 응력분산효과가 가장 우수하며 나사산 폭경과 높이는 각각 피치의 0.
임플란트의 기본 기능은 무엇인가? 치과용 임플란트는 그 고정체(fixture)를 골에 고정하여 안정성을 얻고 상부 보철물에 부하되는 저작압을 인접골에 분산하기위해 나사산을 갖는 것이 일반적이다. 임플란트의 기본기능이 저작압의 골내 전달/분산에 있으며, 거기에 나사산의 역할이 중요하므로 나사산 디자인은 임플란트의 표면개질 특성과 함께 임플란트의 골융합 달성과 유지에 관여하는 중요한 인자로 간주되어 왔다.1-3
나사산이 임플란트 시술의 골융합 단계에서도 중요한 이유는 무엇인가? 골융합 이후의 기능력 지지 뿐만 아니라 골융합 단계에서도 나사산의 역할이 중요하다. 골융합에 필요한 초기고정이 나사산을 매개로 한 인접골 압박고정(press fit)으로 얻어지기 때문이다. 나사산은 또한 임플란트/골 접촉면적을 키워 이차안정성에 기여하며, 인접골 특히 변연골의 응력성분과 분포양태에 변화를 주어 하방 골소실을 차단하는 기능도 한다.
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