상악 구치부의 전방이동 후 저작력이 치아, 치조골, 안면골 및 두개저 변형에 미치는 영향에 관한 실험연구

Abstract

Mastication impacts on the quality of life and cognitive function. As known, mastication transmits occlusal force to alveolar bone, facial bone and cranial base via teeth. The position change of maxillary molars after orthodontic treatment may affect distribution of the masticatory force on skull. The purpose of this study was to compare the masticatory strains on skulls with three different molar relationships such as Class I, end-on Class II, and full-cusp Class II, each of which was formed by the mesial movement of maxillary molars toward the space of premolar extraction site. The craniofacial DICOM(Digital Imaging & Communication in Medicine) data of an adult male volunteer with normal occlusion were converted into a stereolithograpy-based primary replica skull in addition to separated replica teeth. The bio-models of secondary replica skull were set up with normal Class I, with end-on Class II, and with full-cusp Class II molar relationship using replica teeth according to the mesial position of maxillary molars into the extraction space of 1st premolar. To measure masticatory strains, strain gauges were attached on each location of the teeth, alveolar bone, facial bone, and cranial base of 3 replica skulls. The masticatory forces loaded on mounted replica skulls in maximum intercuspation(MI) with 100N, 200N, and 300N, and in biting food with 75N(almonds) and 250N(jerky) respectively. Ewha Dynamic Occlusal Analyzer output the voltage data by strain gauges. The linear mixed model and Tukey test were used in the statistical processing(p=0.05). The results was obtained by following; 1. In MI, the masticatory strains on areas of maxillary 1st molar, infrazygomatic crest, and frontozygomatic suture increased as the masticatory force increased. The alveolar bones of maxillary 2nd premolar, 2nd molar, and centralis compressed more in replica skull with full-cusp Class II than with Class I molar relationship. The compressive masticatory strains on infrazygomatic crest and frontozygomatic suture in skulls were weaker with end-on Class II and with full-cusp Class II than with Class I molar relationship, as well as on the lower anterior margin of orbit and zygomatic process of temporal bone(p<0.05). 2. In comparison of masticatory strains between biting food and biting in MI, the compressive masticatory strains were high on the maxillary 1st molar which contacted food directly, low on the maxillary 2nd premolar and 2nd molar which didn't contact it(p<0.05). The compressive masticatory strains on buccal alveolar bone of molars had no difference(p>0.05), except for that the compressive strains on labial alveolar bone of maxillary centralis in MI, converted to tensile strain in biting food(p<0.05). 3. In comparison of masticatory strains during biting food among 3 models, the compressive masticatory strain on maxillary 1st molar in Class I and end-on Class II model decreased in full-cusp Class II(p<0.05), while the tensile masticatory strain on maxillary 2nd premolar in Class I and end-on Class II model was high in full-cusp Class II(p<0.05). The compressive masticatory strains on maxillary 2nd molar and its buccal alveolar bone in Class I and end-on Class II model were higher than them in full-cusp Class II model(p<0.05). In the masticatory force of biting food the compressive masticatory strain on the buccal alveolar bone of maxillary 1st molar, facial bone and cranial base had no difference among 3 models(p>0.05). 4. The masticatory strains on cranial base in MI were tensile strain on anterior cranial base, weak compressive strain on anterior area of foramen ovale in middle cranial base, compressive strain on the petrosal crest of temporal bone, and strong tensile strain on the junction of sphenoid and occipital bone behind sella turcica. The comparison of masticatory strains on cranial base in biting food had no statistical difference among 3 models(p>0.05). In comparison of the masticatory strains among skulls with Class I, with end-on Class II, and with full-cusp Class II molar relationship according to the mesial position of maxillary molars, the masticatory strains on skulls with end-on Class II and full-cusp Class II in MI were weaker than them with Class I molar relationship. However the masticatory strains in biting food among skulls had no statistical difference on alveolar bone, facial bone, and cranial base, except for them on the molar area.;저작운동은 삶의 질에 영향을 주고 인지기능에도 관여할 수 있다. 저작 시 발생되는 저작력은 상악에서 치아를 통해, 치조골, 안면골, 그리고 두개저 부위로 전달되므로 상악 구치의 위치 변화에 따라 안면골 및 두개저에 가해지는 저작력의 분포가 변화할 수 있다. 따라서 본 연구는 교정치료 목적으로 상악 소구치 발치 후 상악 대구치의 전방이동에 따라 안면골 및 두개저 부위에서 발생되는 저작력의 분포변화를 비교하였다. 정상골격의 정상교합을 가진 성인 남자의 컴퓨터전산화단층촬영 3D 영상을 광조형법을 이용하여 광경화 수지 복제 두개골과 복제 치아들을 제작하였다. 정상 I급, 그리고 상악 우측 제1소구치를 발거 후 end-on II급과 full-cusp II급으로 구치관계를 재현한 3 가지 복제 두개골의 실험모델에서 각각 구치부 치아와 치조골, 안면골 및 두개저에 스트레인게이지를 부착한 후, 교근 주행 방향으로 최대교두감합 상태에서 100N, 200N, 300N의 저작하중을 가하였고, 음식물 저작 시에는 75N(아몬드), 250N(육포)의 하중을 가하였다. 이화동적교합분석기(Ewha Dynamic Occlusal Analyzer)를 통하여 얻은 측정값을 선형 혼합 모형을 이용하여 통계처리 하였으며, 유의수준 0.05하에서 Tukey 검정을 시행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 최대교두감합 상태 저작 시 저작력 증가에 따라 상악대구치와 주변 치조골, 관골하능과 전두관골봉합부위에서 압축변형이 더욱 증가되었다(p<0.05) 최대교두감합 상태의 모델 간 저작변형 비교 시, 상악 구치부가 전방이동된 full-cusp II급 모델의 상악 제2소구치와 상악 제2대구치, 상악 중절치의 주변의 치조골이 큰 압축변형이 나타났다(p<0.05). End-on II급과 full-cusp II급 모델에서 안면골의 수직구조물인 관골하능과 전두관골봉합부위의 압축변형이 현저히 약화되었고, 수평구조물인 안와 전하방점과 측두골의 관골돌기부위의 압축변형도 낮았다(p<0.05). 2. 음식물 저작 시와 최대교두감합 상태 저작 시 비교에서, 음식물이 닿는 상악 제1대구치의 압축변형이 컸고, 음식물이 닿지 않는 상악 제2소구치와 상악 제2대구치의 압축변형이 작았지만(p<0.05), 상악 제2소구치, 제1대구치, 제2대구치의 협측치조골 부위의 압축변형은 비슷한 수준이었다(p>0.05). 상악 중절치 순측치조골부위는 최대교두감합 저작 시 압축변형에서 음식물 저작 시 인장변형으로 나타났다(p<0.05). 3. 음식물 저작 시 모델 간 비교에서는, I급과 end-on II급에서 높았던 상악 제1대구치의 압축변형은 full-cusp II급에서 매우 약화되었다(p<0.05). I급과 end-on II급에서 낮았던 상악 제2소구치의 인장변형이 full-cusp II급에서는 높았다(p<0.05). I급과 end-on II급에서 작았던 상악 제2대구치의 압축변형이 full-cusp II급에서는 더 컸다(p<0.05). 상악 제1대구치 협측치조골은 모델 간 유의한 차이가 없었고(p>0.05). 반면 상악 제2대구치의 협측치조골의 압축변형은 I급과 end-on II급에서보다 full-cusp II급에서 높았다(p<0.05). 음식물 저작 시 모델 간 비교에서, 안면골과 두개저 부위의 저작변형은 비슷한 수준이었다(p>0.05). 4. 음식물 저작 시와 최대교두감합 저작 시, 전두개저 부위들은 작은 인장변형을, 중두개저의 난원공 전방부위는 미약한 압축변형을, 측두골의 추체능 상면에서 좀 더 높은 압축 변형을 나타내었고, 안장등 후방의 접형후두골 이음부는 인장 변형이 매우 높았다(p<0.05). 음식물 저작 시 각 모델 간의 두개저 저작 변형은 비슷한 수준이었다(p>0.05). 정상교합 I급 구치관계의 상악 대구치를 전방이동시킨 후 저작력에 대한 영향은, 최대교두감합 시 치아와 치조골, 안면골과 두개저에서의 저작변형이 약화되는 양상과 함께, 음식물 저작 시 음식물이 닿는 치아 부위에서는 저작변형 변화가 컸지만, 치조골과 안면골 및 두개저의 저작변형은 유의한 차이를 나타내지 않았다.