상악 제 2대구치의 저항중심에 관한 유한요소 해석

Abstract

상악 제2대구치의 저항중심을 3차원 유한요소모델을 이용하여 분석하였다. 자연치의 크기 및 형태를 갖는 상악 제2대구치를 3차원 레이저 스캐너로 스캐닝한 후 10절점 사면체 요소로 유한요소모델을 제작하였다. 완성된 상악 제2대구치 유한요소모델의 저항중심을 확인하기 위해 Lever arm을 교합면, 협면 그리고 원심면에 부여하였으며, Ansys Input 파일에 의하여 자동으로 1mm 간격으로 이동하며 해석이 이루어 지도록 하엿다. 치근분지부의 예상되는 저항중심(CE-CR)에 대해 각각 100gm의 단일한 압입력, 구개측 변위력, 근심 변위력을 가하였다. 상악 제2대구치의 CE-CR과 교합면상방 5mm 단면상의 근심협측(MB), 원심협측(DB), 구개측(P)의 네 절점들에 대해 X, Y, Z 방향의 3차원 변위량을 각각 구하고, 네 절점들의 변위량으로부터 X, Y, Z 축에 대한 총 회전량을 계산하였고, X, Y, Z 축에 대한 총 회전량을 각각 제곱하여 더하여 구한 제곱평균값을 치아에 발생되는 총 회전량으로 정하였다. 상악 제2대구치가 치체이동을 할 경우 세 절점들의 3차원적인 회전량의 제곱평균값이 가장 작은 점이 저항중심이라는 가정 하에 각각의 하중조건에 대하여 세 절점들의 회전량을 확인하였다. 상악 제2대구치의 저항중심을 분석한 결과는 다음과 같았다. 1. 상악 제2대구치의 계산된 저항중심은 치근 방향으로 교정력을 가한 경우 CE-CR에서 협측으로 0.5mm만큼 협측 치근에 가깝게 위치하였다. 2. 구개측 방향으로 교정력을 가한 경우 CE-CR에서 근원심 및 치관-치근측으로 변화가 없었다. 3. 근심 방향으로 교정력을 가한 경우 CE-CR에서 치관측으로 0.5mm만큼 치관내부에 위치하였다.;This study was performed to investigate the center of resitance in maxillary second molar using the 3-dimensional finite element analysis model. Maxillary second molar model was follwed by Nissin artificial tooth model(Nissin Dental Co, Japan). The 3D FEM model was made from the captured real images by a 3-dimensional laser scanner, and the finite element analysis was performed with 10-noded tetrahedron. To find out the center of resistance of three dimensional finite element model which was made before experiment, lever arm is applicated at the occlusal, buccal, distal surface of the maxillary second molar to load force and Ansys input file analyzed automatically moving 1mm interval. At the conventionally estimated center of resistance(CE-CR) point in furcation area, force of 100gm was applicated to caculate the three dimensional displacement amount of CE-CR, mesiobuccal(MB), distobuccal(DB), palatal(P) point in cross-sectional plane of crown 5mm from the occlusal plane in the X, Y, Z axis. Total Rotations in 3 axis is calculated from the four point's three dimensional displacement amount and root mean square of total rotations is decided to total rotation of tooth. Three point's rotation amount is calculated, provided the smallest point of root mean square of three point's three dimensional rotation is center of rotation. The results of this experiment showed that: 1. The calculated center of resistance of the maxillary second molar is close to buccal root, 0.5mm from the CE-CR to buccal side in occlusal loading. 2. The calculated center of resistance of the maxillary second molar had no change in sagittal loading. 3. The calculated center of resistance of the maxillary second molar is close to the inside of the crown, 0.5mm from the CE-CR to crown side in frontal loading.