저작환경 변화시 스트레인게이지를 이용한 하악 치아 및 하악골의 변형률 비교

Abstract

본 연구는 스트레인게이지를 이용하여 다양한 저작력 하에서 인공식괴의 종류에 따른 하악 치아 및 하악골의 변형률을 비교하여 저작력이 하악 치아와 하악골에 미치는 영향을 알아 보기 위해 시행하였다. 정상 교합자로 진단받은 성인 남자 5명의 컴퓨터 단층 촬영(CT:Computerized Tomography)에서 얻은 영상 자료를 바탕으로 쾌속 조형(RP: Rapid Prototyping)시스템을 이용하여 각각의 복제 두개골(Replica skull)을 제작한 후, 치근형태를 포함한 치아를 정상적인 치열궁 형태로 식립하여 제 Ⅰ급 교합 상태를 재현하였다. 하악 치아는 제 1소구치와 제 2소구치의 협측과 설측 교두의 직하방 임상 치관의 중앙 높이, 그리고 제 1대구치와 제 2대구치는 근심 교두의 직하방 협측과 설측의 임상치관의 중앙 높이에 스트레인게이지를 부착하였다. 하악골에서는 Pogonion(Po), Gonion(Go), 과두경(CoN), 악설골융선과 제 2대구치의 설측 치근단의 교차점부위(MhR7)에 스트레인게이지를 부착하였다. 연성식괴와 강성식괴로 두 종류의 인공식괴을 제작하였으며, 하악 제 1소구치부터 제 2대구치까지의 교합면이 덮일 수 있도록 제작하였다. 인공식괴 개재 없이 최대감합위로 교합시킨 군(대조군), 연성식괴를 작업측에 저작시킨 군과 강성식괴를 작업측에 저작시키군(실험군)으로 3 가지군으로 나누었다. 복제 두개골을 만능물성시험기에 고정하고 100N, 200N, 300N의 압축력을 가하여 스트레인게이지 부착 부위에서 변형률을 측정하였다. 각 실험은 10회씩 반복하였고, 각각의 실험을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 인공식괴의 경도가 증가함에 따라 제 2소구치, 제 1대구치, 제 2대구치의 교합력이 증가하였다. 2. 인공식괴의 경도가 증가함에 따라 네 개의 복제 두개골에서 제 2 대구치에서 높은 교합력을 보였고, 한 개의 복제 두개골에서는 제 2 소구치에서 높은 교합력을 보였다. 3. 압축력을 가하였을 때 MhR7에서 높은 음의 변형률을 보였고 Pog에서는 양의 변형률을 보였다. 4. 인공식괴의 경도가 증가함에 따라 MhR7에서 음의 변형률이 증가하였고, Go, CoN에서는 음의 변형률의 절대값이 감소하였다. 이상의 연구를 통하여, 저작력에 의해 발생된 하악 치아 및 하악골에서 변형률을 비교, 분석할 수 있었다. 저작력에 의해 구치부의 교합력이 증가하였고, 저작물의 경도가 증가함에 따라 제 2대구치에서 교합력이 가장 높게 증가하였다. 저작물의 경도가 증가함에 따라 하악골의 MhR7에서 변형이 증가되었고, Go, CoN에서는 변형이 감소되었다. 본 연구는 복제 두개골에서 시행하였으므로 향후 동물 실험과 임상 실험을 통해 임상적 검증이 필요하고, 인간의 복잡하고 정교한 저작계를 좀 더 반영한 모델을 제작하여 저작력이 치아 및 두개골에 미치는 영향에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.;This study was performed to determine the influence of occlusal force on mandibular teeth and the mandible by measuring changes in strain in mandibular teeth and the mandible when increased mastication forces and different mastication materials were used. Replica skulls were produced using the RP system according to the CT image data of 5 adult males with normal occlusion. The class I occlusal state was reproduced with teeth having their root shapes implanted on normal dental arches. For obtaining measurements of each mandibular tooth, a strain gauge was attached to the midpoint of the clinical crown in the vertical plane: immediately below the buccal and lingual cusps of the first and second mandibular premolars and on the buccal and lingual surfaces immediately below the mesial cusps of the first and second molars. The attachment points of the strain gauge for the mandible were Po, Go, CoN, and the cross point of the mylohyoid ridge and the lingual root tip of the second molar. Two types of mastication materials, namely, soft food bolus substitute and hard food bolus substitute, were placed on occlusal surfaces from the first premolar to the second molar. The experiment was performed for 3 groups: the control group (maximum intercuspation without mastication material), occlusion with soft food bolus substitute, and occlusion with and hard food bolus substitute. A replica skull was fixed on a universal testing machine, and strain values were measured on the attachment points of the strain gauge at 100 N, 200 N, and 300 N. Each measurement was obtained 10 times. The following conclusions were obtained. 1.The values of the estimated occlusal force at the lower second premolar, first molar, and second molar increased as the hardness of the mastication material increased. 2.In 4 of 5 replica skulls, the occlusal force increased the most on the second molar as the hardness of the mastication material increased. In the remaining skull, increase in occlusal force was the most on the second premolar. 3.The values at Pog indicted positive strain, and the values at MhR7 indicated negative strain with application of compressive force. 4.Negative strain increased at MhR7 as the hardness of the mastication material increased. The absolute value of strain decreased at Go and CoN. Strain produced by mastication force at the mandibular teeth and mandible was compared and analyzed in this study. The occlusal force increased on the second molar with increase in hardness of the mastication material. Negative strain increased the most at MhR7 in the mandible as mastication force and hardness of the mastication material increased. Further clinical verification through animal and clinical experiments is required since this study was conducted on replica skulls. Additional research is required for investigating the effect of the occlusal force on the skull and teeth in order to reflect the complexity and exquisiteness of the human masticatory system.