저작환경 변화시 스트레인 게이지를 이용한 상악 치아, 상악골 및 두개골의 변형률 비교

Abstract

본 연구는 저작시 저작물 개재에 따른 상악 치아, 상악골 및 두개골로 전달되는 변형률의 변화를 알아보고자 시행되었다. 5명의 정상 교합 상태의 성인 남성의 컴퓨터 단층 촬영(CT: Computerized Tomography)에서 얻은 영상 자료를 바탕으로 쾌속 조형(RP: Rapid Prototyping) 시스템을 이용하여 각각의 복제 두개골(Replica skull)을 제작한 후, 치근을 포함한 치아를 정상적인 치열궁 형태로 식립하여 I급 교합상태를 재현하였다. 교합력의 이동 경로 및 저작에 관련되는 해부학적 위치를 고려하여 좌측 상악 치아와 상악골 및 두개골의 좌측 부위에 스트레인 게이지를 부착하였다. 연성 탄성재와 강성 탄성재로 두 종류의 저작물을 제작하였으며, 상악 제 1소구치부터 제 2대구치까지의 교합면 상에 위치시켜 저작하는 것으로 하였다. 실험군을 교합면 상에 저작물이 없는 군(대조군), 연성 탄성재를 작업측에 위치시킨 군 및 강성 탄성재를 작업측에 위치시킨 군의 3가지로 구분하였다. 복제 두개골을 인스트론에 고정하고 100N, 200N, 300N의 압축력을 가하면서 모든 스트레인 게이지 부착 부위에서 변형률을 측정하였다. 각 실험은 10회씩 반복하였고, 실험을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 인스트론으로 압축력을 가했을 때 상악 치아, 상악골 및 두개골에서 측정된 변형률은 각 두개골 마다 다양한 결과를 보였다. 2. 상악 1대구치의 근심 협측 치근의 치근첨 부위, 전두관골봉합, 관골궁, 후두골의 두개골 내부로 소뇌와 만나는 곳에서는 5개의 두개골 모두에서 음의 변형률이 나타났다. 3. 치조골과 전두관골봉합, 두개저에서 뇌의 전두안엽(fronto-ocular lobe)의 직하방 부위와 측두골의 추체능(petrous crest)에 인접한 수직부분에서 공통적으로 높은 변형률이 나타났다. 4. 상악골 및 두개골에서, 저작물의 경도에 따른 변형률의 변화량은 5개의 두개골에서 다양하게 나타났다. 5. 치아에서, 저작물의 경도에 따른 예측 교합력의 변화량은 교합면 상에 저작물이 없는 군(대조군), 연성 탄성재를 작업측에 위치시킨 군, 강성 탄성재를 작업측에 위치시킨 군으로 갈수록 제 2대구치에서 공통적으로 증가하였다. 이상의 연구를 통하여, 저작력에 의해 발생된 상악 치아, 상악골 및 두개골에서의 변형률을 비교, 분석할 수 있었고, 저작력에 의해 상악 치아로부터 전달된 힘이 치조골과 전두관골봉합 부위에 큰 변형을 야기하고, 두개저로 전달되어 뇌의 전두안엽의 직하방 부위와 측두골의 추체능에 인접한 수직부분에 큰 변형을 야기함을 5개의 두개골에서 공통적으로 볼 수 있었다. 저작물의 경도에 따른 변화량은 상악골 및 두개골에서는 5개의 두개골에서 다양하게 나타났고, 치아에서는 교합면 상에 저작물이 없는 군(대조군), 연성 탄성재를 작업측에 위치시킨 군, 강성 탄성재를 작업측에 위치시킨 군으로 갈수록 제 2대구치에서 공통적으로 증가하였다.;The purpose of this study was to investigate the strain distribution 1n the maxillary teeth, maxilla and cranial base, according to the increase of masticatory force or the type of biting materials. Five replica skulls were made through the rapid prototyping(RP) system on the basis of image data from the computerized tomographies(CT) of 5 men with normal class I occlusion. The experimental teeth with normal arch form were embedded into the artificial alveolar process of the replica skulls. The strain gauges were attached on the upper teeth, maxilla and the cranial base in the left side of the replica skulls with considering the anatomy related to the mastication and the pathway of masticatory force distribution. Two biting materials made from light body and heavy body silicone impression materials were positioned on the occlusal tables from upper left first premolar to second molar. The strains from the strain gauges were measured in three different conditions; without biting material(control group), with a soft elastic biting material made from light body silicone impression material and with a hard elastic biting material made from heavy body silicone impression materials. Replica skulls were seated on the Instron and the strains from all strain gauges were measured under various compressive force of 100N, 200N and 300N. Each experiment repeated 10 times, respectively. The results were obtained as follows; 1. The values of strains in the maxillary teeth, maxilla and cranial base were variable among five replica skulls under the compressive force of Instron. 2. Minus(-) strains were showed at mesiobuccal root apex of the upper first molar, middle point of the fronto-zygomatic suture, anterior region of TMJ in the zygomatic arch and inner area of the occipital bone that meets cerebellum in all replica skulls. 3. The absolute values of strains at maxillary alveolar bone, middle point of the fronto-zygomatic suture, lower area of fronto-ocular lobe of the brain in the cranial base and inner vertical area of the temporal bone that meets petrous crest were high in all replica skulls. 4. The values of strains in the maxilla and cranial base according to the hardness of the biting materials were variable among five replica skulls. 5. The values of the estimated occlusal force at upper second molar increased according to the hardness of the biting materials in all replica skulls. Within the limitation of this study, the comparison and analysis of the strains due to masticatory force could be obtained in the maxillary teeth, maxilla and cranial base. The masticatory force made high strains at maxillary alveolar bone, middle point of the fronto-zygomatic suture, lower area of fronto-ocular lobe of the brain in the cranial base and inner vertical area of the temporal bone that meets petrous crest in all replica skulls. The values of strains in the maxilla and cranial base according to the hardness of the biting materials were variable among five replica skulls. The values of the estimated occlusal force at upper second molar increased according to the hardness of the biting materials in all replica skulls.