간접 골성고정원을 이용하여 근심 경사된 하악 구치 직립 시 응력 분포에 관한 유한요소 해석

Abstract

하악 대구치의 근심 경사는 빈번한 만큼 그 치료법 또한 다양하다. 주로 브라켓의 부착과 다양한 형태의 교정용 와이어를 이용하여 직립을 시도할 때 고정원의 이동이라는 제약이 있기 때문에 최근에는 교정용 임플란트(이하 미니스크류라 함)를 사용하고 있다. 미니스크류의 사용이 보편화됨으로 부분교정에서 많은 발전이 있었으며 그로 인하여 장치의 설계가 간단해지고 환자들의 불편감도 감소하게 되었다. 그리고 고정원을 치아만으로 사용할 경우 늘 문제점이었던 고정원의 원치 않는 이동을 예방할 수 있게 되었다. 미니스크류를 직접법으로 이용할 수도 있고, 미니스크류의 식립이 해부적으로 불가능할 경우, 간접 골성고정원으로 이용할 수도 있다. 본 논문에서는 후자의 방법을 선택하였으며 이때 미니스크류 식립 위치의 변화로 달라지는 연결강선의 길이 증가에 따라 고정원의 응력 분포 양상을 유한요소법으로 구명하였다. 본 연구에서는 하악 제2대구치가 근심 경사되어 있는 3차원 유한요소 기준모델을 제작하였고, 이 실험에서 미니스크류를 이용하지 않고 고정원으로 제1대구치만을 이용한 대조모델과, 고정원을 미니스크류와 연결한 실험모델을 3차원적으로 비교해 보았다. 이 때 실험모델은 3 종류로 미니스크류의 위치를 견치와 제1소구치 사이, 제1소구치와 제2소구치 사이, 제2소구치와 제1대구치 사이에 위치시키는 경우 연결강선의 길이변화로 제1대구치와 제2대구치에 각각 가해지는 응력분포를 해석하였다. 유한요소 분석을 통한 응력분포의 비교 분석 결과 제1대구치의 치주인대에 나타나는 Von Mises stress의 값이 미니스크류를 식립하지 않은 경우에 비해 제1대구치의 전방에 식립한 경우 약 28.4% 감소하였고 제1, 2소구치 사이에 식립한 경우 8.5% 감소하였으며 견치와 제1소구치 사이에 식립한 경우에는 14.6% 감소하였다. 이상의 결과로 볼 때 연결강선의 길이가 짧을수록 응력분포의 감소가 두드러졌지만 미니스크류가 응력에 저항하는 위치에 식립될 경우 다른 결과도 있어 더 많은 연구가 필요할 것으로 생각된다.;The purpose of this study was to investigate the stress distribution of the anchor and mesially tipped molar using indirect miniscrew anchorage. The three dimensional finite element model including lower dentition, periodontal ligament, alveolar bone, miniscrew and connecting wire was constructed. Finite element model analysis was used to explore the differences between control model and 3 conditions depending on different length of connecting wire from miniscrew to anchor tooth. The results were as follows. 1. The stress distribution of the 1st permanent molar in the condition 1 was significantly reduced than the control model in all directions. 2. The stress distribution of the first permanent molar in the condition 2 was increased in comparison with one in the condition 1, which brought on consideration of the length of the connecting wire. 3. The significantly reduced minimum stress in condition 3 showed that the location of the miniscrew and the length of the connecting wire were the important factors to control the stress distribution. 4. The stress distribution of the 2nd permanent molar was similar in all experimental models. This results indicate that the shorter the length of the connecting wire is, the more effective the anchorage control will be. But although the length of the connecting wire is getting longer, the better location of the miniscrew in direction to compensate the stress of the anchor tooth could be more effective in anchorage control. So more study about the location of the miniscrew insertion will be needed in consideration of the length of the connecting wire and the direction of the stress distribution of the anchor tooth.