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하악구치부 임플란트 고정성 의치에서 가공치의 근원심 길이에 따른 골과 임플란트의 응력분포에 관한 3차원 유한요소 분석

Title
하악구치부 임플란트 고정성 의치에서 가공치의 근원심 길이에 따른 골과 임플란트의 응력분포에 관한 3차원 유한요소 분석
Other Titles
Three-dimensional finite element analysis of stress distribution in bone around implants according to the length of pontics in implant-supported partial dentures placed at the molar region of the mandible
Authors
이숙련
Issue Date
2010
Department/Major
임상치의학대학원 임상치의학과임플란트치의학전공
Publisher
이화여자대학교 임상치의학대학원
Degree
Master
Advisors
김명래
Abstract
Purpose : In clinical practice, fixed 3-unit and cantilever bridges are regarded as treatment methods of substituting for poor bone amount and installing an implant. This study was conducted to determine clinical criteria for the placement of the aforementioned bridges. Meterial and Methods : In a model where 3 consecutive molar teeth were lost in the mandible, the following experimental conditions were established: (1) three external connection type of implants (diameter, 5.0 mm; length, 11 mm) were consecutively installed (group A), (2) a fixed 3-unit bridge was placed on the 2 external connection type of implants (diameter, 5.0 mm; length, 11 mm) which were installed at an interval of 17, 20 or 25 mm (group B), (3) three internal connection type of implants (diameter, 4.8 mm; length 10 mm) were consecutively installed (group C) and (4) a fixed 3-unit bridge was placed on the 2 internal connection type of implants (diameter, 4.8 mm; length 10 mm) which were installed at an interval of 17, 20 or 25 mm (group D). Stress around bone and abutments was analyzed in the 4 groups. The thickness of cortical bone was 2.0 mm, the implant fixtures were completely fixed, and cortical and cancellous bone were homogeneous and placed in the same direction. Vertical loading onto tooth center and 30-degree oblique loading onto the buccal aspect were set at 100 N each. Finite element analysis was performed using COSMOS Works (Solid works Inc, USA). The representative data of von Mises stress were compared between the 4 groups. Results : We obtained the following results. (1) The values of von Mises stress at the vertical and 30-degree loads were approximately 45% higher in group B than in group A. They were also approximately 45% higher in group D than in group C. (2) The values of von Mises stress on cortical bone, cancellous bone and fixture were significantly higher in groups B and D than in groups A and C. However, there were no significant differences in the values of von Mises stress according to the length of pontics. (3) For cortical bone, the values of von Mises stress during vertical and 30-degree oblique loading were significantly higher in groups A and B than in groups C and D, whereas for cancellous bone, they were significantly higher in groups C and D than in groups A and B. For fixtures, the values of von Mises stress during vertical loading were not significantly different between groups A/C and B/D, whereas the values during 30-degree oblique loading were significantly higher in groups C and D than in groups A and B. Conclusion : The results of this study suggest that in patients with a loss of 3 consecutive teeth, installation of 3 consecutive implants can disperse stress more effectively, and that in patients in whom a fixed 3-unit bridge is placed on the 2 implants which have been installed, the internal connection type of implants can disperse stress more effectively than the external connection type of implants. It was found that there were no significant differences according to the length of pontics up to 15 mm. Further studies on the locations and numbers of occlusal points between pontics and antagonists are needed to confirm our results.;지난 20년간 임플란트를 이용한 보철은 무치악 환자들에게 성공적으로 사용되어져 왔다. 후방 무치악 환자들에게 부분 의치를 대체하면서 저작력과 유지력의 개선으로 환자의 만족도는 증가 하였다. 그러므로 임플란트 식립에 제약이 되는 골질과 골량이 불량한 환자들에서도 임플란트의 수요는 증가되고 있다. 띠라서 불량한 골량을 대체할 수 있으면서 임플란트의 시술을 시행할 수 있는 방법중의 하나로 양단지지 보철물과 캔틸레버 보철물이 고려되었으며, 이에 따른 임상적 기준을 알아보기 위해 본 연구를 시행하게 되었다. 연구모델로는 연속 3개의 치아가 상실된 하악 구치부 무치악을 가상하고, (1) 3개의 외측연결방식 임플란트(직경 5.0mm, 길이 11mm)를 식립한 경우와 2개의 임플란트를 각각 17mm, 20mm, 25mm 간격으로 식립하였을 경우와 (2) 3개의 내측연결방식 임플란트(직경 4.8mm, 길이 10mm)를 식립한 경우와 2개의 임플란트를 각각 17mm, 20mm, 25mm 간격으로 식립하였을 경우 골과 고정체, 지대주에 가해지는 응력을 분석하였다. 피질골의 두께는 2.0mm로 하였으며 임플란트 고정체는 하악골에 완전 유착된 것으로 설정하였고, 피질골과 해면골은 균질성과 등방성을 부가하였다. 하중은 치아 중심와 수직하중과 협측 30o 경사하중을 각각 100N을 부가했다. 유한요소 해석은 COSMOSWorks (Solidworks Inc., USA)를 이용하였다. 응력은 대표적인 등가 응력(von Mises stress)을 이용하여 비교 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 약 45% 골응력이 증가했으며 내측연결방식에서도 골응력이 약 45% 증가하였다. 2) 3개의 임플란트를 식립하는것 보다 2개의 임플란트를 식립하고 가공치를 연결하는 것이 피질골, 해면골, 고정체 및 지대주에 응력이 크게 나타났으나 가공치의 길이 변화에 따라 큰 변화는 보이지 않는다. 3) 수직하중, 경사하중에서 피질골에서는 외측연결방식이 내측연결방식보다 응력이 증가했고 해면골에서는 내측연결방식이 외측연결방식 보다 응력이 증가하였다. 또한 고정체는 수직하중이 작용할 때는 연결방식에 따라 응력의 크기가 차이를 보이지 않았으나, 경사하중이 작용할 때는 내측연결방식에서 응력이 크게 나타났다. 이상의 연구에서 연속 3개의 치아가 상실된 경우 3개의 임플란트를 식립하는 것이 응력 분산에 유리하나 해부학적인 여러 사정에 의해 2개의 임플란트를 식립하고 양단 지지 보철물을 제작할 경우 외측연결방식 보다 내측연결 방식을 이용함으로써 피질골의 응력집중을 완화할수 있고 가공치의 길이는 15mm 까지는 특이한 차이가 없다는 것을 보여주고 있다. 그러나 대합치와 가공치가 교합되는 접촉점의 위치와 수에 따라 추가적인 임상 연구가 필요하리라 생각된다.
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