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문제 정의
- 본 논문에서는 Fig. 1에서와 같이 의료영상을 이용하여 얻어진 3D 모델을 토대로 각 치아간의 기하학적 특성들을 고려하여 발치부위에 식립될 임플란트 위치와 방향을 계산하는 알고리즘을 제안한다. 또한, 유한요소 분석을 통해 임플란트 식립 위치 및 방향에 대한 타당성을 검증한다.
- 또한, 유한요소 분석을 통해 임플란트 식립 위치 및 방향에 대한 타당성을 검증한다. 그리고, 얻어진 위치와 방향정보를 바탕으로 가상 식립 보조장치를 제작하는 방안을 제시한다.
- 본 연구에서는 시술 시 뼈의 형태를 직접 관찰할 수 있는 bone-supported 유형과 고정이 용이한 tooth-supported 유형의 3D 식립 보조도구의 제작을 함께 고려하였다. 실제 임상에 적용 가능한 시술용 보조도구를 제작하기 위해서는 시술할 임플란트 개수, 드릴링 깊이, 미니 임플란트 사용 여부, 보조도구 고정 방식 등이 함께 고려되어야 하지만, 본 논문에서는 우선적으로 단일 임플란트 식립에 대한 단순화된 시술용 보조도구 제작을 고려하였다.
- 본 연구에서는 3D모델 기반 기하 처리를 이용한 치아 임플란트 식립 계획 방안을 제안하였으며, 이를 통해 얻어진 식립계획 정보를 바탕으로 유한요소분석을 통해 적합성을 확인하였다. 또한 가상 식립 보조장치를 제작하는 방안을 함께 제시하였다.
- 추후 연구로서 악골 및 치열의 형태를 고려한 비선형 곡선 근사를 통해 보다 개선된 식립 위치를 선정하는 방안을 연구하고자 하며, 발치된 치아가 한 개가 아닌 여러 부위의 치아가 존재하지 않은 경우에 대한 치아 임플란트 식립 계획 방안을 연구하고자 한다. 더불어 완전 무치악 환자처럼 주변 치아가 존재하지 않는 경우에서 식립 위치와 방향을 계산하는 방안에 대해 연구하고자 한다. 궁극적으로는 연구 결과를 실제 치아 임플란트 시술 과정에 적용시켜 제안된 방안의 유용성을 입증하고자 한다.
- 더불어 완전 무치악 환자처럼 주변 치아가 존재하지 않는 경우에서 식립 위치와 방향을 계산하는 방안에 대해 연구하고자 한다. 궁극적으로는 연구 결과를 실제 치아 임플란트 시술 과정에 적용시켜 제안된 방안의 유용성을 입증하고자 한다.
가설 설정
- 식립될 임플란트는 주변 치아의 근사 원기둥과 신경관 사이에 존재하여야 하며, 악골 3D 메쉬 모델의 측면을 벗어나지 않아야 한다. 본 연구에서는 식립 부위의 양쪽에 위치한 주변 치아들의 최소포함 원기둥의 윗면 중심점들을 서로 직선으로 연결한 후 해당 선분 상에 식립 기준점이 존재한다고 가정하였다.
- 유한요소분석의 모형은 하악 소구치 부위에 임플란트를 식립하여 단일치로 수복하는 것을 가정하였다. 피질골(cortical bone)의 두께는 1.
- 유한요소분석의 모형은 하악 소구치 부위에 임플란트를 식립하여 단일치로 수복하는 것을 가정하였다. 피질골(cortical bone)의 두께는 1.5 mm로 가정하였으며, 각 피질골과 해면골은 모형의 단순화를 위해 골모형에 균질성, 등방성, 선형탄성을 부여하였다.
- 0 mm의 임플란트를 설계하였으며, 나사선 및 표면처리에 대한 변수는 부여하지 않았다. 또한 지대주(abutment)는 나사고정형으로 설계되었으나 본 실험이 악골과 임플란트에서의 응력 분산을 보고자 하므로 모형의 단순화를 위해 픽스쳐와 지대주를 잇는 나사를 제거하여 Bonding 경계 조건을 통해 고정되어 있다고 가정하였다(Fig. 8 참조). 또한 지대주의 경우 Gold, Titanium, Ceramic 등 각종 재료 및 물성치가 다르므로 본 논문에서는 임플란트와 같은 재질 정보를 가지고 있다고 가정하였다.
- 8 참조). 또한 지대주의 경우 Gold, Titanium, Ceramic 등 각종 재료 및 물성치가 다르므로 본 논문에서는 임플란트와 같은 재질 정보를 가지고 있다고 가정하였다. 모델링된 임플란트의 식립 깊이는 잇몸(gingival) 모델이 제거된 상황임을 고려하여 임플란트의 상부(head) 부위를 하악골 기준점 Q에서 1 mm 가량 위로 위치시켰다.
- . 경계조건은 우측 하악 전치 부위 전방과 하악 제 1대구치 부위 후방에 x, y, z 세 방향 변위고정으로 설정하였다. 하중으로는 수직하중(보철물 교합면 중앙) 100 N, 협설 방향의 수평하중(보철물 협면 중앙) 100 N, 그리고 협측 60º 경사 하중(협측 교두 중앙) 200 N의 힘을 각각 가하도록 설정하였다[10].
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