내부 원추형 연결형태 임플란트에서 지대주 나사머리의 좌면각도가 연결부 기계적 안정성에 미치는 영향 Influence of bearing surface angle of abutment screw on mechanical stability of joint in the conical seal design implant system원문보기
목적: 내부 원추형 연결형태 임플란트에서 지대주 나사의 좌면각도가 연결부의 기계적 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위함이다. 연구 재료 및 방법: 원추형 연결구조 티타늄 임플란트와 시멘트 유지형 지대주, 텅스텐카바이드 코팅된 티타늄 합금 지대주 나사를 사용하였다. 좌면각도가 $45^{\circ}$와 $90^{\circ}$를 갖는 지대주와 지대주 나사를 제작하여 30 Ncm 조임회전력으로 지대주를 체결한 후 하중을 가하고 체결 및 하중 부여에 따른 침하량을 측정하였다(n = 5). 유압식 피로시험기에 임플란트를 고정하고 스테인리스 스틸 금속관을 지대주에 합착하였다. 이 후 반복 하중을 가한 후 풀림토크 변화량을 측정하고, 압축굽힘강도와 피로강도를 측정하였다(n = 5). 결과: 지대주 침하량은 지대주나사 체결 시 가장 크게 나타났으며(P < 0.05), 나사체결과 하중부여에 따른 총 침하량은 $45^{\circ}$군보다 $90^{\circ}$군에서 더 크게 측정되었다(P < 0.05). 반복하중 부여 후 풀림 토크, 그리고 최대 압축굽힘강도와 피로강도는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(P > 0.05). 결론: 본 실험조건하에서 지대주 나사머리의 원추형 설계가 지대주의 총 침하량을 약간 감소시키는 효과를 나타냈으나, 연결부의 전체적인 기계적 안정성에 미치는 영향은 크지 않을 것으로 판단된다.
목적: 내부 원추형 연결형태 임플란트에서 지대주 나사의 좌면각도가 연결부의 기계적 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위함이다. 연구 재료 및 방법: 원추형 연결구조 티타늄 임플란트와 시멘트 유지형 지대주, 텅스텐 카바이드 코팅된 티타늄 합금 지대주 나사를 사용하였다. 좌면각도가 $45^{\circ}$와 $90^{\circ}$를 갖는 지대주와 지대주 나사를 제작하여 30 Ncm 조임회전력으로 지대주를 체결한 후 하중을 가하고 체결 및 하중 부여에 따른 침하량을 측정하였다(n = 5). 유압식 피로시험기에 임플란트를 고정하고 스테인리스 스틸 금속관을 지대주에 합착하였다. 이 후 반복 하중을 가한 후 풀림토크 변화량을 측정하고, 압축굽힘강도와 피로강도를 측정하였다(n = 5). 결과: 지대주 침하량은 지대주나사 체결 시 가장 크게 나타났으며(P < 0.05), 나사체결과 하중부여에 따른 총 침하량은 $45^{\circ}$군보다 $90^{\circ}$군에서 더 크게 측정되었다(P < 0.05). 반복하중 부여 후 풀림 토크, 그리고 최대 압축굽힘강도와 피로강도는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(P > 0.05). 결론: 본 실험조건하에서 지대주 나사머리의 원추형 설계가 지대주의 총 침하량을 약간 감소시키는 효과를 나타냈으나, 연결부의 전체적인 기계적 안정성에 미치는 영향은 크지 않을 것으로 판단된다.
This study is to evaluate how different bearing surface angles of abutment screw affect the mechanical stability of the joint in the conical seal design implant system. Materials and Methods: Internal connection type regular implants, two-piece cemented type abutments and tungsten carbide/carbon-coa...
This study is to evaluate how different bearing surface angles of abutment screw affect the mechanical stability of the joint in the conical seal design implant system. Materials and Methods: Internal connection type regular implants, two-piece cemented type abutments and tungsten carbide/carbon-coated titanium alloy abutment screws were selected. Titanium alloy screws with conical ($45^{\circ}$) and flat ($90^{\circ}$) head designs which fit on to abutment were fabricated. The abutments were tightened to implants with 30 Ncm by digital torque gauge. The loading was applied once to the central axis of abutment. The mean axial displacement was measured using micrometer before and after the tightening and loading (n = 5). The abutment was tightened to implants with 30 Ncm and T-shape stainless steel crown was cemented. Then the change in the amount of reverse-torque was measured after the repeated loading to the central axis, and the place 5 mm away from the central axis. Compressive bending and fatigue strength were measured at the place 5 mm away from the central axis (n = 5). Results: Both groups showed the largest axial displacement when abutment screw tightening and total displacement was greater in the flat head group compared to conical head group (P 0.05). Conclusion: Within the limitations of this study, the abutment screw head design had no effect on two groups regarding the joint stability, however the conical head design affected the settlement of abutment resulting in the reduced total displacement.
This study is to evaluate how different bearing surface angles of abutment screw affect the mechanical stability of the joint in the conical seal design implant system. Materials and Methods: Internal connection type regular implants, two-piece cemented type abutments and tungsten carbide/carbon-coated titanium alloy abutment screws were selected. Titanium alloy screws with conical ($45^{\circ}$) and flat ($90^{\circ}$) head designs which fit on to abutment were fabricated. The abutments were tightened to implants with 30 Ncm by digital torque gauge. The loading was applied once to the central axis of abutment. The mean axial displacement was measured using micrometer before and after the tightening and loading (n = 5). The abutment was tightened to implants with 30 Ncm and T-shape stainless steel crown was cemented. Then the change in the amount of reverse-torque was measured after the repeated loading to the central axis, and the place 5 mm away from the central axis. Compressive bending and fatigue strength were measured at the place 5 mm away from the central axis (n = 5). Results: Both groups showed the largest axial displacement when abutment screw tightening and total displacement was greater in the flat head group compared to conical head group (P 0.05). Conclusion: Within the limitations of this study, the abutment screw head design had no effect on two groups regarding the joint stability, however the conical head design affected the settlement of abutment resulting in the reduced total displacement.
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문제 정의
본 연구는 내측 원추형 연결 형태 임플란트에서 지대주 나사머리의 좌면각도가 지대주 침하와 연결부 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위해 지대주 침하량, 풀림 토크, 압축 굽힘 강도와 피로 강도를 측정하여 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
본 연구에서는 지대주 연결나사의 좌면각도가 연결부 기계적 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위해 침하량, 풀림 토크, 최대 압축굽힘강도와 피로강도를 측정하였다. Dailey 등24의 연구에 의하면 원추형 연결형태의 임플란트 시스템에서 조임회전력을 증가시킬수록 지대주 침하량이 증가하였다.
이에 본 연구의 목적은 내부 원추형 연결형태 임플란트에서 지대주 나사의 형태가 연결부의 기계적 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위해 지대주 나사의 접촉부 좌면각도에 따른 침하량, 풀림 토크, 최대 압축굽힘강도와 피로강도를 측정 비교하였다.
제안 방법
지대주 형태에 맞게 선반 가공된 원통형 스테인리스 스틸 금속관을 레진 시멘트(RelyXTM U200, 3M ESPE, Seefeld, Germany)로 지대주에 합착하고 고정체 중심축, 그리고 중심축에서 5 mm 떨어진 금속관 위치에 500 N의 sine형 반복하중을 14 Hz의 주기로 500회 가한 후 풀림 토크를 측정하였다. 각 군을 대상으로 새로운 임플란트, 지대주 및 지대주 나사를 사용하여 5회 실험하였다(Fig. 4).
지대주 형태에 맞게 선반 가공된 원통형 스테인리스 스틸 금속관을 레진 시멘트(RelyXTM U200, 3M ESPE, Seefeld, Germany)로 지대주에 합착하고 고정체 중심축, 그리고 중심축에서 5 mm 떨어진 금속관 위치에 500 N의 sine형 반복하중을 14 Hz의 주기로 500회 가한 후 풀림 토크를 측정하였다. 각 군을 대상으로 새로운 임플란트, 지대주 및 지대주 나사를 사용하여 5회 실험하였다(Fig. 4).
, Norwood, MA, USA)의 바닥면에 지대주의 평평한 상부면을 세우고 임플란트 바닥에 수직으로 최대 하중 500 N의 하중을 1회 가한 후 침하량을 측정하고 이어서 sine형 하중을 14 Hz 주기로 500회 가한 후 침하량을 다시 측정하였다. 각 군을 대상으로 새로운 임플란트, 지대주 및 지대주 나사를 이용하여 5회 실험하였다(Fig. 2, 3).
디지털 토크게이지(MGT12E, MARK-10 Corp., Copiague, NY, USA)를 이용하여 최초 5 Ncm의 조임회 전력으로 지대주 나사를 이용하여 지대주를 임플란트에 위치시키고 마이크로미터(293-666N, Mitutoyo corp., Kanogawa, Japan)를 사용하여 지대주 최상방에서 고정체 바닥까지 길이를 측정하였다. 이후 제조사의 지시에 따라 30 Ncm의 조임회전력으로 지대주를 체결하고 전장을 측정하여 침하량을 기록하였다.
1 N이라고 보고하였다. 본 실험은 불리한 조건에서 시뮬레이션하기 위해 최대 교합력과 평균 저작력보다 크게 압축굽힘강도 실험에 500 N의 하중과 피로강도 실험에 350 N의 하중을 부여하였다. 실험 결과 두군 간에 압축굽힘강도와 피로강도에 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다.
실험을 위해 지대주와 지대주 나사의 접촉부 형태를 45°(CH군)와 90°(FH군)로 제작하였으며 각도 변경에 따라 형상변화 및 접촉면적 변화가 발생하였다(Table 1, Fig. 1)
, Kanogawa, Japan)를 사용하여 지대주 최상방에서 고정체 바닥까지 길이를 측정하였다. 이후 제조사의 지시에 따라 30 Ncm의 조임회전력으로 지대주를 체결하고 전장을 측정하여 침하량을 기록하였다. 하중 부여에 따른 침하량을 측정하기 위하여 유압식 피로 시험기(8841 DynamightTM, Instron Corp.
유압식 피로 시험기에 임플란트 고정체를 3 mm 변연골 흡수된 조건으로 지그에 고정시키고 30 Ncm의 조임회전력으로 지대주를 체결하였다. 지대주 형태에 맞게 선반 가공된 원통형 스테인리스 스틸 금속관을 레진 시멘트(RelyXTM U200, 3M ESPE, Seefeld, Germany)로 지대주에 합착하고 고정체 중심축, 그리고 중심축에서 5 mm 떨어진 금속관 위치에 500 N의 sine형 반복하중을 14 Hz의 주기로 500회 가한 후 풀림 토크를 측정하였다. 각 군을 대상으로 새로운 임플란트, 지대주 및 지대주 나사를 사용하여 5회 실험하였다(Fig.
풀림 토크 측정과 같은 방법으로 시편을 준비하고 하중을 고정체 중심축에서 5 mm 떨어진 위치에 1 mm/ min 속도로 시편이 파절될 때까지 하중을 가하여 최대 하중을 측정하였다. 각 군을 대상으로 새로운 임플란트, 지대주 및 지대주 나사를 사용하여 5회 실험하였다.
이후 제조사의 지시에 따라 30 Ncm의 조임회전력으로 지대주를 체결하고 전장을 측정하여 침하량을 기록하였다. 하중 부여에 따른 침하량을 측정하기 위하여 유압식 피로 시험기(8841 DynamightTM, Instron Corp., Norwood, MA, USA)의 바닥면에 지대주의 평평한 상부면을 세우고 임플란트 바닥에 수직으로 최대 하중 500 N의 하중을 1회 가한 후 침하량을 측정하고 이어서 sine형 하중을 14 Hz 주기로 500회 가한 후 침하량을 다시 측정하였다. 각 군을 대상으로 새로운 임플란트, 지대주 및 지대주 나사를 이용하여 5회 실험하였다(Fig.
대상 데이터
본 연구에서는 직경 4 mm, 길이 11.5 mm 원추형 연결구조 티타늄 임플란트(GS II fixture, Osstem Co. Ltd., Busan, Korea)를 사용하였다. 시멘트 유지형 지대주(Transfer abutment, Osstem Co.
, Busan, Korea)를 사용하였다. 시멘트 유지형 지대주(Transfer abutment, Osstem Co. Ltd.), 그리고 티타늄 합금 코팅된 지대주 나사(EbonyGold screw, Osstem Co. Ltd.)를 사용하였다. 실험을 위해 지대주와 지대주 나사의 접촉부 형태를 45°(CH군)와 90°(FH군)로 제작하였으며 각도 변경에 따라 형상변화 및 접촉면적 변화가 발생하였다(Table 1, Fig.
데이터처리
지대주 나사의 좌면각도에 따른 침하량, 풀림 토크, 최대 압축굽힘강도와 피로강도의 유의성을 알아보기 위해 수집된 자료를 SPSS (Release 12.0 Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 비모수적 방법인 윌콕슨 부호순위 검증(Wilcoxon’s signed-ranks test)을 실시하였다.
성능/효과
두군 모두에서 지대주 체결시 가장 큰 침하량을 보였으며, 군간 침하량 차이 또한 가장 크게 나타났다. 다음으로 초기하중 후 침하량이 크게 나타났는데, 두군 간 유의 차이는 있으나 그 크기가 작았고, 반복하중 후 침하량은 미미하였으며 군간 유의차 또한 없는 것으로 나타났다.
Binon30은 지대주 나사의 재질을 변경하거나 지대주 나사의 기하학적 형태나 직경 변화를 통해 전하중의 증가를 얻을 수 있음을 강조하였다. 두군 모두에서 지대주 체결시 가장 큰 침하량을 보였으며, 군간 침하량 차이 또한 가장 크게 나타났다. 다음으로 초기하중 후 침하량이 크게 나타났는데, 두군 간 유의 차이는 있으나 그 크기가 작았고, 반복하중 후 침하량은 미미하였으며 군간 유의차 또한 없는 것으로 나타났다.
본 실험조건 하에서 원추형 나사머리가 평평한 나사 머리와 비교하여 지대주 체결에 의한 침하량은 작으나 초기 하중 부여에 따른 침하량은 약간 증가된 수치를 보였으며 총 침하량 값은 작았다(P < 0.05). 반복하중 부여 후 풀림토크, 압축굽힘강도 그리고 피로강도 실험 결과 지대주 나사의 형태 차이에 따른 유의한 차이를 보이지 않았다(P > 0.
본 실험은 불리한 조건에서 시뮬레이션하기 위해 최대 교합력과 평균 저작력보다 크게 압축굽힘강도 실험에 500 N의 하중과 피로강도 실험에 350 N의 하중을 부여하였다. 실험 결과 두군 간에 압축굽힘강도와 피로강도에 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다.
실험군간 비교에서 지대주 나사체결에 따른 침하량 및 총 침하량은 90°군에서 크게 나타났으나 초기 하중을 가한 후 침하량은 45°군에서 크게 측정되었으며(P 0.05).
실험에서 반복하중 후 45°군에서 높은 풀림 토크값을 기대하였으나 90°군과 유의한 차이를 보이지 않았다.
실험에서 지대주 체결에 따른 침하량은 45°군이 더 작은 침하량을 보였다.
5에 표시하였다. 지대주 침하량은 두군 모두에서 지대주 체결시 가장 크게 나타났으며 다음으로 초기하중, 반복하중 순으로 감소하였다. 실험군간 비교에서 지대주 나사체결에 따른 침하량 및 총 침하량은 90°군에서 크게 나타났으나 초기 하중을 가한 후 침하량은 45°군에서 크게 측정되었으며(P < 0.
최대 압축굽힘 강도와 피로강도 측정 결과 45°군에서 모두 높게 측정되었으나 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(P > 0.05, Table 4).
축방향 반복하중 부여 후 풀림 토크 값은 45°군에서 높게 측정되었고 편심축 반복하중 부여 후 풀림 토크 값은 90°군에서 높게 측정되었으나, 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(P > 0.05, Table 3).
후속연구
그러나 최종 침하량은 45°군이 더 작게 나타났는데 이는 두 군 모두 지대주 체결에 따른 침하량이 하중 부여에 따른 침하량에 비해 더 크게 발생한 결과가 최종 침하량에 반영되었기 때문으로 해석된다. 결과적으로 원추형 연결형태 임플란트에서 원추형 지대주 나사를 사용하는 것이 상대적으로 적은 침하량을 예상할 수 있으나 어떤 나사를 사용하던 간에 보철물 제작 과정에서 교합의 변화 및 부적합을 줄이기 위해서는 지대주나사를 최종 토크로 반복 체결해서 충분히 수직침하 시키거나, 더 좋은 방법으로는 임시수복물을 일정기간 사용 후 다시 나사 조임하고 지대주 상에서 인상 채득하여 최종 보철물을 만드는 것이 바람직한 방법이 될 것이다.
이처럼 임플란트 지대주간의 연결부 형태에 반해 상대적으로 크기가 작은 지대주나사의 머리형태 변화가 기계적 강도에 미치는 영향은 작다는 것을 알 수 있다. 그러나 지대주 나사머리의 수직적 위치가 임플란트 내측 경사면에 위치하는 ITI system에서는 지대주 나사의 쐐기 작용이 지대주를 통해 임플란트 내측 경사면에 작용하여 안정성이 증가되지만 실험에서 사용된 GS II 임플란트 시스템은 지대주 나사의 위치가 내측 경사면 상부에 위치하기 때문에 이러한 효과가 상대적으로 감소될 수 있으므로 이에 대한 심도 깊은 연구가 필요하다고 생각된다.
이러한 결과는 평평한 형태의 나사 머리보다는 원추형태의 나사머리를 갖는 지대주 나사의 사용이 침하량 감소에 약간의 도움이 될 수 있으나, 나사머리 형태가 연결부의 전체적인 기계적 안정성에 미치는 영향은 적다는 것을 의미한다. 따라서 기계적 합병증을 예방하기 위해서는 과부하를 최소화할 수 있는 생역학적 치료계획, 적절한 보철물 및 치료술식의 선택, 그리고 주기적인 점검이 임상적으로 더 중요한 요소임이 강조되어야 할 것이다.
이번 연구는 임상 상황과 다소간의 차이가 있으며 오직 두 가지 형태의 지대주 나사만을 대상으로 실험하였고 시편 개수 또한 충분하지 않다는 한계를 지닌다. 따라서 실험의 결과는 지대주 연결나사의 머리 형태가 침하량과 연결부 기계적 안정성에 미치는 영향을 분석하는데 기초적인 자료로 해석되어야 할 것이며, 다양한 실험조건과 임플란트 시스템을 대상으로 한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
이번 연구는 임상 상황과 다소간의 차이가 있으며 오직 두 가지 형태의 지대주 나사만을 대상으로 실험하였고 시편 개수 또한 충분하지 않다는 한계를 지닌다. 따라서 실험의 결과는 지대주 연결나사의 머리 형태가 침하량과 연결부 기계적 안정성에 미치는 영향을 분석하는데 기초적인 자료로 해석되어야 할 것이며, 다양한 실험조건과 임플란트 시스템을 대상으로 한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
임플란트 보철치료에서 가장 흔하게 발생되는 기계적 합병증은 무엇인가?
임플란트 보철치료에서 가장 흔하게 발생되는 기계적 합병증은 지대주 나사의 풀림과 파절이다. 6-11 나사풀림은 부적절한 조임회전력, 기능 시 진동 및 표면침하현상, 전하중의 상실 등의 복합적 이유로 발생하며 임플란트에 가해지는 과부하는 짧은 기간에도 예측 불가한 파절을 일으킬 수 있다.
임플란트와 보철물의 연결부 안정성에 영향을 미치는 요소에는 무엇이 있나?
따라서 이러한 합병증을 줄이기 위해 임플란트와 보철물 구성요소 사이에는 높은 지지용량(load bearing capacity), 즉 연결부의 안정성이 요구된다. 13 연결부의 안정성에 영향을 미치는 요소에는 전하중, 지대주 연결형태, 지대주 나사의 형태, 소재, 및 표면코팅 등이 있다. 14-18
나사풀림은 무엇에 의해 발생되는가?
임플란트 보철치료에서 가장 흔하게 발생되는 기계적 합병증은 지대주 나사의 풀림과 파절이다. 6-11 나사풀림은 부적절한 조임회전력, 기능 시 진동 및 표면침하현상, 전하중의 상실 등의 복합적 이유로 발생하며 임플란트에 가해지는 과부하는 짧은 기간에도 예측 불가한 파절을 일으킬 수 있다. 12 나사풀림이나 파절로 인한 합병증은 환자와 의사에게 시간과 비용낭비 그리고 복잡한 치료를 야기한다.
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