페이스 마스크 장착 시 스트레인 게이지를 이용한 악골 변형률 변화

Abstract

본 연구의 목적은 페이스 마스크 장착이 비상악 복합체, 두개저 그리고 하악골의 저작력 분포와 악정형력에 어떠한 영향을 미치는가를 평가하기 위하여 시행하였다. 성인 정상 교합자의 컴퓨터 단층 촬영 자료를 이용하여, 3차원 가상 CAD영상 모델로 변환 하였고, 쾌속조형 시스템(RP: Rapid Prototyping System)기술을 시행 후 상, 하악 골이 분리된 실험용 모형을 제작하였다. 제작된 실험용 모형은 Frankfort Horizontal plane이 수평면과 평행하도록 만능물성시험기(Universal testing machine)에 모형을 위치시키고 비상악 복합체, 두개저, 하악골 14개 지점에 스트레인 게이지를 부착하였다. 실험용 모형에서 상악 치열 인상을 채득하여 페이스 마스크용 스플린트를 제작 후, 장착하였고 각각100N, 200N, 300N의 교근의 힘을 재현하는 압축력을 준 상태로 상악 교합평면에 대하여 전하방 30˚각도로 300g과 400g의 견인력을 가하여 스트레인 값을 측정하였고 페이스 마스크를 장착하기 전 압축력만 가한 대조군과 이를 비교 분석하였다. 스트레인 게이지의 값은 Ewha Dynamic Occlusal Analyzer(국내 특허 출원번호 10-2011-0069463, 10-2009-124375)를 통해 측정하고 전용 소프트웨어(Da1700Ver1.2, CASTECH, Uijeongbu, Korea)를 통해 저장 후 분석 하였으며, 각각의 평균을 비교하기 위해 One-Way ANOVA와 Duncan 사후 검정을 시행하였다. 실험의 결과 ANS 직하방점, 전두 관골봉합, 과두목, 관골궁 측두하악 관절의 전방부, 안와 최하방부, 측두골 두개저 내 수직 부는 페이스 마스크를 장착 후 300g, 400g의 견인력에서 대조군에 비해 통계적으로 유의하게 큰 스트레인 값을 나타내었고(p<0.05), 이 지점들은 페이스 마스크의 악정형력이 상대적으로 더 많은 영향력을 주는 곳으로 사료된다. 상악 제1대구치의 협측 치근첨, 상악 제2대구치의 협측 치근첨, 하악 제2대구치의 설측 치근첨은 대조군에 비해 통계적으로 유의하게 더 작은 스트레인 값을 나타내었으며(p<0.05) 이 부위는 저작압이 더 많은 영향을 주는 지점으로 페이스 마스크의 장착 후 교합평면의 후하방 회전으로 인한 수직 압력의 감소가 원인이 되는 것으로 생각된다. 본 연구를 통해 페이스 마스크는 스플린트의 장착과 하악의 후하방 회전으로 인해 구치부의 저작력을 감소 시키고 견인력에 의해 비상악 복합체와 과두목 부위에 악정형력을 유발한다는 결론을 내릴 수 있었다.;The purpose of this study was to assess the effect of facemasks on bite force distribution and dental orthopedic force on the naso-maxillary complex, cranial base, and mandible, by using strain gauges. Computed tomography data from an adult patient with normal occlusion were converted to a 3-D virtual CAD image, and an experimental model, in which the maxilla and mandible were separate, was built using the rapid prototyping system. The model was fastened on the universal testing machine; the Frankfort horizontal plane was placed parallel to the horizontal plane; and 14 strain gauges were placed on the naso-maxillary complex, cranial base, and mandible. An impression of the maxillary tooth arrangement was used to fabricate face mask splint for the facemask. Compressive force representing 100 N, 200 N, and 300 N of masseter muscle force was applied, and 300 g and 400 g of traction force were applied to the maxillary occlusal plane in a 30° anterior-inferior angle; the strain values were then measured. The values were compared to the control values obtained after the compressive force was applied without the facemask. The strain values were measured using the Ewha Dynamic Occlusal Analyzer (Korean patent application number 10-2011-0069463, 10-2009-124375), and the data were stored and analyzed using dedicated software (Bluehill2, Instron™, Korea). The average values were compared using one-way analysis of variance and Duncan post-hoc analysis. The results showed that, compared to the control, the direct inferior point of the anterior nasal spine, the condylar neck, the anterior side of the temporomandibular joint of the zygomatic arch, the inferior margin the orbit, the zygomaticofrontal suture, and the perpendicular plate of the temporal bone and the base of the skull showed statistically significant increases in strain (p < 0.05) under 300 g and 400 g of traction force when the face mask was installed. This was probably attributable to the relatively stronger effects of the dental orthopedic force of the facemask on these points. The root apex of the buccal maxillary first molar, root apex of the buccal maxillary second molar, and root apex of the lingual mandibular second molar showed statistically significant lower strain values (p < 0.05) than the control. These areas were affected to a greater extent by the bite force that caused the occlusal plate to rotate in the inferior-posterior direction and the perpendicular force to decrease after the installation of the facemask. Therefore, we concluded that the facemask induces the mandible to rotate in the inferior-posterior direction, which causes a decrease in bite force, and the orthopedic force of face mask causes compressive force on the condyle neck and traction force in the maxillary complex.