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문제 정의
- 본 실험에서는 교정용 호선에 코팅을 시행했을 때 마찰력에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 두 가지 크기의 Ni-Ti 호선을 비교하였다. 여러 가지 크기의 호선이 있으나 비교적 자주 사용되는 0.
- 이에 본 연구에서는 현재 사용되는 금속, 세라믹, 자가결찰 브라켓들과 코팅된 교정용 Ni-Ti 호선 사이에 발생하는 마찰력을 다양한 각도와 여러 가지 크기의 호선을 이용해 측정해보고 일반 교정용 Ni-Ti 호선과 비교해 봄으로써 그 임상적 효용성에 대해 평가해보고자 하였다.
제안 방법
- Load cell output은 컴퓨터에 저장되었고, 각각의 output을 Microsoft Office Excel 2010 (Microsoft, Redmond, WA, USA)에 옮겨 정지 마찰력과 운동 마찰력의 평균을 구하였다. 정지 마찰력은 그래프에서 초기 2 - 5초 사이에 나타나는 가장 큰 값이며, 운동 마찰력은 정지 마찰 1초 후의 값부터 실험이 끝날 때까지 output의 평균으로 구하였다 (Fig 3).
- 모든 실험은 25 ± 5°의 건조 상태로 진행하였으며 각 실험군은 8회씩 반복 실험하였다.
- 실험 조건에 따라 실험 장치는 결속(binding)이 생기지 않을 것으로 예상되는 0°, 결속(binding)이 시작되는 3°, 그리고 심한 결속(binding)과 홈(notching)이 예상되는 6°와 9°의 브라켓-호선 각도를 주었다.
- Load cell output은 컴퓨터에 저장되었고, 각각의 output을 Microsoft Office Excel 2010 (Microsoft, Redmond, WA, USA)에 옮겨 정지 마찰력과 운동 마찰력의 평균을 구하였다. 정지 마찰력은 그래프에서 초기 2 - 5초 사이에 나타나는 가장 큰 값이며, 운동 마찰력은 정지 마찰 1초 후의 값부터 실험이 끝날 때까지 output의 평균으로 구하였다 (Fig 3).
- 특별히 디자인된 실험 장치는 가운데에 브라켓을 고정시키고 각도를 부여할 수 있도록 설계하였다(Fig 2). 브라켓-호선 각도를 부여하는 pin은 브라켓의 중심에서 8 mm 떨어진 곳에 위치시켰으며, 이를 인접 브라켓의 위치로 간주하였다.
대상 데이터
- 교정용 호선은 0.014" inch coated Ni-Ti 원형 호선(Hubit, Uiwang, Gyeonggi, Korea), 0.016 inch coated Ni-Ti 원형 호선(Hubit, Uiwang, Gyeonggi, Korea), 0.016" × 0.022" inch coated Ni-Ti 각형 호선(Hubit, Uiwang, Gyeonggi, Korea), 0.016" inch Ni-Ti 원형 호선(Tomy, Futaba, Fukushima, Japan), 0.016" × 0.022" inch Ni-Ti 각형 호선(Tomy, Futaba, Fukushima, Japan)을 사용하였으며, 결찰재는 Alastik elastic module (3M Unitek, Monrovia, CA, USA)를 사용하였다 (Table 1, Fig 1).
- 브라켓과 호선은 elastic module의 과신장 없이 결찰하였고, 모든 브라켓은 상악 소구치용이었다. 모든 호선은 구치 부위에 해당되는 직선부만 절단하여 실험에 사용하였고, coating된 호선의 경우도 구치 부위에 해당되는 coating된 직선부를 이용하였다.
- 본 실험에 사용된 자가결찰 브라켓들은 자가결찰 양식에 따라 탄성 spring clip이 탄력성 있는 외벽을 형성하는 active type의 Clippy-C와 상하로 움직이는 금속 slide에 의해 견고한 외벽을 형성하는 passive type인 Damon3로 분류될 수 있다. Clippy-C군과 Damon3군은 대부분에서 정지, 운동 마찰력의 유의한 차이를 보이지 않았으나 0.
- 본 실험은 금속 브라켓인 Micro-arch (Tomy, Futaba, Fukushima, Japan), 단결정 세라믹 브라켓인 Perpect Clear2 (Hubit, Uiwang, Gyeonggi, Korea), active type의 자가결찰 브라켓인 Clippy-C (Tomy, Futaba, Fukushima, Japan), passive type의 자가결찰 브라켓인 Damon3 (SDS Ormco, Glendora, Calif, USA)를 사용하였다. 모든 브라켓은 0.
- 여러 가지 크기의 호선이 있으나 비교적 자주 사용되는 0.016" inch와 0.016" × 0.022" inch의 Ni-Ti 호선을 비교 대상으로 선정하였다.
데이터처리
- Three-way ANOVA was done. *p ＜ 0.
- 마찰력의 평균과 표준편차를 계산하였으며 브라켓의 종류, 호선의 종류, 브라켓-호선 각도가 마찰력에 미치는 효과를 평가하기 위하여 일원배치 분산분석(One-way ANOVA) 및 사후검정(Duncan's multiple range test)을 시행하였다. 그리고 세 가지 변수 간의 교호관계를 분석하기 위하여 삼원배치 분산분석(Three-way ANOVA)을 사용하였다. 사전에 모집단의 정규성과 분산의 동질성을 점검하여 충족됨을 확인하였으며 통계학적 유의수준은 0.
- 마찰력의 평균과 표준편차를 계산하였으며 브라켓의 종류, 호선의 종류, 브라켓-호선 각도가 마찰력에 미치는 효과를 평가하기 위하여 일원배치 분산분석(One-way ANOVA) 및 사후검정(Duncan's multiple range test)을 시행하였다.
- 브라켓과 교정용 호선 사이에 발생되는 마찰력의 차이를 평가하기 위해 SPSS 프로그램(version 17.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하였다. 마찰력의 평균과 표준편차를 계산하였으며 브라켓의 종류, 호선의 종류, 브라켓-호선 각도가 마찰력에 미치는 효과를 평가하기 위하여 일원배치 분산분석(One-way ANOVA) 및 사후검정(Duncan's multiple range test)을 시행하였다.
성능/효과
- 0°의 브라켓-호선 각도에서의 모든 실험군과 3o의 브라켓-호선 각도에서의 Micro-arch군과 Perpect Clear2군은 0.016" inch coated Ni-Ti 원형 호선과 0.016" inch Ni-Ti 원형 호선 사이, 그리고 0.016" × 0.022" inch coated Ni-Ti 각형 호선과 0.016" × 0.022" inch Ni-Ti 각형 호선 사이에서 정지 마찰력의 유의한 차이가 없었다 (Table 4).
- 3o의 브라켓-호선 각도에서의 자가결찰 브라켓군은 0.016" inch coated Ni-Ti 원형 호선과 0.016" inch Ni-Ti 원형 호선 사이에서 유의한 차이가 없었으나, 0.016" × 0.022" inch coated Ni-Ti 각형 호선이 0.016" × 0.022" inch Ni-Ti 각형 호선보다 유의하게 높은 정지 마찰력을 보였다 (p ＜ 0.001) (Table 4).
- 6°와 9°의 브라켓-호선 각도에서 모든 실험군은 0.016" inch coated Ni-Ti 원형 호선이 0.016" inch Ni-Ti 원형 호선보다, 0.016" × 0.022" inch coated Ni-Ti 각형 호선도 0.016" × 0.022" inch Ni-Ti 각형 호선 보다 정지 마찰력이 유의하게 높았다 (p ＜ 0.001) (Table 4).
- 각형 호선은 원형 호선보다 정지 마찰력이 유의하게 높았으나, 9°의 브라켓-호선 각도에서 0.016" inch coated Ni-Ti 원형 호선만은 0.016" × 0.022" inch Ni-Ti 각형 호선보다 정지 마찰력이 높았다 (p ＜ 0.001) (Table 4).
- 단결정 세라믹 브라켓 Perpect Clear2군이 모든 교정용 호선과 브라켓-호선 각도에서 유의하게 가장 높은 정지, 운동 마찰력을 보였다 (p ＜ 0.001). 이는 여러 연구에서 금속 브라켓보다 세라믹 브라켓에서 더 높은 마찰력이 나타난다는 보고와 같은 결과였다.
- 001). 또한 원형 호선과 각형 호선의 정지, 운동 마찰력을 비교해 보았을 때, 각형 호선은 원형 호선보다 유의하게 더 높은 마찰력을 나타냈다 (p ＜ 0.001). 다만 9o의 브라켓-호선 각도에서 0.
- 모든 교정용 호선과 브라켓-호선 각도에서 Perpect Clear2군이 유의하게 가장 높은 정지 마찰력을 보였고 Micro-arch군이 다음으로 높은 마찰력을 보였으며 자가결찰 브라켓군에서 유의하게 가장 낮은 마찰력을 보였다 (p ＜ 0.001) (Table 2).
- 모든 실험군에서 0°, 3°, 6°, 9° 순으로 정지 마찰력이 유의하게 높아졌으나 (p ＜ 0.001), Micro-arch군과 Perpect Clear2군이 0.016" inch Ni-Ti 원형 호선과 이루는 각도 0°와 3°에서 정지 마찰력의 유의한 차이가 없었다 (Table 5).
- 본 실험에서는 모든 실험군에서 0°, 3°, 6°, 9° 순으로 정지, 운동 마찰력이 유의하게 높아졌으나 (p ＜ 0.001), Micro-arch군과 Perpect Clear2군이 0.016" inch Ni-Ti 원형 호선과 이루는 각도 0°와 3°에서는 마찰력의 유의한 차이가 없었다.
- 본 실험에서도 이와 같은 결과를 나타냈는데 0°의 브라켓-호선 각도에서 Micro-arch군과 Perpect Clear2군이 자가결찰 브라켓군보다 높은 정지, 운동 마찰력을 보였지만 각도가 증가하면서 나타나는 평균 마찰력의 증가율은 자가결찰 브라켓군에서 더 높게 나타났다.
- 본 실험에서도 코팅된 호선들 사이의 정지, 운동 마찰력을 비교해 보았을 때, 모든 실험군에서 교정용 호선의 크기가 증가함에 따라 마찰력이 유의하게 높아졌다 (p ＜ 0.001). 또한 원형 호선과 각형 호선의 정지, 운동 마찰력을 비교해 보았을 때, 각형 호선은 원형 호선보다 유의하게 더 높은 마찰력을 나타냈다 (p ＜ 0.
- 본 실험의 모든 실험군에서 자가결찰 브라켓군, Micro-arch군, Perpect Clear2군 순으로 정지, 운동 마찰력이 유의하게 높았고 (p ＜ 0.001), 0°와 3°의 브라켓-호선 각도에서 같은 크기의 Ni-Ti 호선은 코팅 여부에 따른 정지, 운동 마찰력의 유의한 차이가 없었으나, 3°에서 자가결찰 브라켓군의 0.016" × 0.022" inch Ni-Ti 각형 호선에서만 코팅된 경우에 마찰력이 유의하게 높았다 (p ＜ 0.001).
- 실험 결과를 통해 0°와 3°의 브라켓-호선 각도, 즉 결속(binding)이 일어나지 않거나 약간의 결속(binding)만이 일어날 정도의 치아 배열을 가진 경우에는 코팅된 호선의 사용이 마찰력에 있어서 큰 영향을 주지 않지만, 6°나 9°의 브라켓-호선 각도처럼 심한 결속(binding)이나 홈(nothcing)이 발생할 수 있는 치아 배열 상태에서는 큰 마찰력 증가와 코팅 층의 손상이 일어날 것이라 예상할 수 있었다.
- 자가결찰 브라켓인 Clippy-C군과 Damon3군은 대부분에서 정지, 운동 마찰력의 유의한 차이가 없었으나, 0.016" × 0.022" inch coated Ni-Ti 각형 호선과 이루는 각도 6°와 9°, 그리고 0.016" × 0.022" inch Ni-Ti 각형 호선과 이루는 각도 9°에서는 Clippy-C군이 Damon3군보다 정지 마찰력이 유의하게 높았다(p ＜ 0.001) (Table 2).
- 정지와 운동마찰력의 삼원배치 분산분석에서 브라켓의 종류와 호선의 종류, 브라켓-호선 각도 사이의 모든 경우에 통계학적으로 유의한 교호작용 (p ＜ 0.05)을 보였다 (Tables 6 and 7).
- 코팅된 호선들 사이의 정지 마찰력을 비교해 보았을 때, 모든 실험군에서 0.014" inch coated Ni-Ti 원형 호선, 0.016" inch coated Ni-Ti 원형 호선, 0.016" × 0.022" inch coated Ni-Ti 각형 호선 순으로 마찰력이 유의하게 높아졌다 (p ＜ 0.001) (Table 4).
후속연구
- 결찰력은 브라켓과 호선 사이에서 수직항력으로 작용하는데, elastic module이 stainless steel 결찰재를 이용한 방법보다 술자의 기술에 의한 오차가 작게 발생하여 같은 수직항력으로 작용할 것이라 예상하였기 때문이었다. Elastic module은 타액이 존재할 경우 결찰력이 변하게 되는데 본 실험은 건조상태에서 이루어졌기 때문에 오차는 작게 발생하나 실제 구강 내 상태를 재현하는데 있어서 한계를 가지고 있었다.
- 본 연구는 호선을 브라켓에 삽입하고 마찰력 측정이 이루어진 후 코팅된 호선 표면의 마모 양상에 대한 평가가 이루어지지 않았고, 건조 상태에서 실험이 진행되었기 때문에 실제 타액이 존재하는 구강 내의 상황을 재현하는데 있어서 한계를 지니고 있다. 결속(binding)과 홈(nothcing)이 발생되는 경우에 생길 수 있는 코팅 부위의 손상과 금속 부위 노출, 구강 내 타액이 코팅된 호선에 미치는 영향이 실제 임상에서 중요한 부분이라 생각되며 이러한 부분들을 보완한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 또한 심미적인 요구에 따라 코팅된 호선을 사용해야 할 경우는 초기 총생이 심하지 않은 경우에서 처음부터 사용해도 큰 문제가 없을 것으로 생각된다. 본 연구는 호선을 브라켓에 삽입하고 마찰력 측정이 이루어진 후 코팅된 호선 표면의 마모 양상에 대한 평가가 이루어지지 않았고, 건조 상태에서 실험이 진행되었기 때문에 실제 타액이 존재하는 구강 내의 상황을 재현하는데 있어서 한계를 지니고 있다. 결속(binding)과 홈(nothcing)이 발생되는 경우에 생길 수 있는 코팅 부위의 손상과 금속 부위 노출, 구강 내 타액이 코팅된 호선에 미치는 영향이 실제 임상에서 중요한 부분이라 생각되며 이러한 부분들을 보완한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 본 연구의 결과로 추측해 본다면 교정치료 과정에서 활주 역학을 이용한 발치 공간의 폐쇄, 총생을 가진 치열의 초기 배열단계에 필요한 낮은 마찰력을 얻는데 있어서 자가결찰 브라켓을 사용하는 것이 도움이 될 것이라 생각된다. 또한 심미적인 요구에 따라 코팅된 호선을 사용해야 할 경우는 초기 총생이 심하지 않은 경우에서 처음부터 사용해도 큰 문제가 없을 것으로 생각된다.
- 또한 초기 총생이 심하지 않은 경우에는 코팅된 호선을 사용하여도 큰 문제가 없을 것으로 보인다. 하지만 결속과 홈이 발생되는 경우에 생길 수 있는 코팅 부위의 손상과 금속 부위의 노출, 구강 내 타액이 코팅된 호선에 미치는 영향이 고려되지 않아 이를 보완한 추가적인 실험이 요구된다.
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