치조골이 상실된 상악 제2대구치의 저항중심 위치에 관한 3차원 유한요소 해석

Abstract

본 연구는 3차원 유한요소모델을 이용하여 치조골이 흡수된 상악 제2대구치의 저항중심을 분석하기 위함이다. 자연치의 크기 및 형태를 갖는 상악 제2대구치를 3차원 레이저 스캐너로 스캐닝한 후 10 절점-사면체 요소(ten-noded tetrahedron element)로 유한요소 모델을 제작하였다. 완성된 유한요소 모델에 대해 상악 제2대구치의 치근 분지부에 저항중심이 있다고 가정하고, 3면 mesh grids를 각각 치아의 교합면, 원심면, 협면에 위치시키고, 치근분지부의 예상되는 저항중심에 대해 mesh grids상의 교차점 노드에 각각 100gm의 단일한 압입력, 근심 변위력, 구개측 변위력을 가하였다. 상악 제2대구치의 저항중심으로 가정한 치근 분지부와 치관 중심면 상의 근심 협측, 원심 협측, 구개측 치근단의 절점들에 대해 X, Y, Z 방향의 변위량을 각각 구하고 상악 제2대구치가 평행 이동을 할 경우 세 절점들의 3차원적인 회전량이 동일하거나 거의 일치할 것이라는 가정 하에 각각의 하중 조건에 대하여 세 절점들의 회전량을 확인하였다. 실험결과 x좌표 값은 -1과 0의 평균인 -0.5였고, y좌표 값은 0과 0의 평균인 0이고 z 좌표 값은 0과 1의 평균인 0.5였다. 이는 저항중심이 수평적으로는 치근 분지부에서 약간 협측으로 있고, 근원심적으로는 중앙에 있고, 수직적으로는 치근 분지부에서 약간 상방인 치근 사이에 있음을 의미한다. 정상 치조골의 저항중심의 좌표 값은 (-0.5, 0, -0,5)이었으므로, 치조골이 1.5-2.0 mm 흡수됨에 따라 저항중심의 위치가 1mm 치근단 방향으로 이동되었음을 의미한다. 이번 실험에서 치조골이 흡수된 상악 제2대구치의 저항중심은 치관 첨에서 12.17 mm, 근심에서 7.13 mm, 협측에서 5.33 mm에 위치하였다. 치근분지부보다 상방으로, 즉, 치근첨 방향으로 위치하였다. 구개측 치근보다는 협측 치근에 가깝게, 근원심적으로는 협측 치근분지부에 위치하였다.;This study was performed to investigate the center of resistance in alveolar bone-absorbed maxillary second molar using the three-dimensional finite element analysis model. Its alveolar bone-destructed level is 1.5-2.0 mm. Artificial maxillary second molar was selected according to the Wheeler's dental anatomy. The size and shape of the each tooth were made from the captured real images by a three-dimensional laser scanner, and the finite element analysis was performed with ten-noded tetrahedron. The mesh grids were located at the occlusal, buccal and distal surfaces of the maxillary second molar to find out the center of resistance of the alveolar bone-absorbed maxillary one, concerning three dimensional finite element model which was made before experiment. At the presumed center of resistance point in furcation area of tooth, force of 100 gm was applicated to displace three-dimensional tooth position in the X, Y, Z axis( X axis means horizontal direction, Y axis means sagittal direction, Z axis means vertical direction) on the cross-sectional nodes of mesh grids. Finite element model analysis was used to explore amount of rotations in occlusal, sagittal, frontal surfaces and root mean square of rotations in three planes, depending on force to occlusal, buccal, distal surface. Same analysis was done on the maxillary central incisor for the reliability of this study. The results of this experiment showed that: 1. The center of resistance of the alveolar bone-destructed maxillary second molar is located at the 0.5 mm-upper position from the furcation area. It meams that the center is located inside of alveolar bone. 2. The center of resistance of the alveolar bone- destructed maxillary second molar is close to the buccal root, not to the palatal root. 3. The center of resistance of the alveolar bone-destructed maxillary second molar is located at the 52% position from the cervical point of tooth between cervical and apical point.