THREE-DIMENSIONAL FINITE ELEMENT ANALYSIS OF THE PHENOMENON PRODUCED DURING RETRACTION OF FOUR MAXILLARY INCISORS

상악 4절치의 후방견인시 나타나는 현상에 관한 유한요소법적 분석

This study was designed to investigate force systems and tooth movements produced by retraction archwire during retraction of four maxillary incisors after the maxillary canine retraction into the maxillary first premolar extraction space using the computer-aided three-dimensional finite element method. A three-dimensional finite element model, consisting of 2248 elements and 3194 nodes, was constructed. The model consisted of maxillary teeth and surrounding periodontal membranes, .022'$\times$.028'-slot brackets, and 5 types of retraction archwires(.019'$\times$.025' stainless steel archwire) modeled using the beam elements. The contact between the wire and the bracket slot was modeled using the gap elements because of the non-linear elastic behaviors of the contact between them. The forces and moments, End displacements produced by retraction archwire were measured at various conditions to investigate the difference according to types of loops, magnitudes of activation force, gable angle, and anterior lingual root torque. The results were expressed quantitative and visual ways in the three-dimensional method. The following conclusions can be drawn from this study.1. When the tear-drop loop archwire was activated, the mesio-distal and lingual translational movements of the teeth helped to close the extraction space, but unwanted movements of the teeth including intrusions and extrusions, and rotational movements in each direction occurred. 2. Activation of T-loop archwire compared with those of other types of retraction archwires produced the least translational movements of the teeth helped to space closure and also the least unwanted movements of the teeth. 3. Increasing amount of activation in the tear-drop archwire led not only to increase of translational movements of the teeth helped to space closure, but also to increase of unwanted movements of the teeth. 4. Addition of gable bend in the tear-drop archwire helped anterior teeth to translational movements in the mesio-distal direction, but increased unwanted movements of the teeth 5. Addition of anterior lingual root torque in the tear-drop archwire helped central and lateral incisor to improve their facio-lingual inclination, but increased unwanted movements of the teeth.

상악치열에서 제 1 소구치를 발거하고, 이 위치로 견치를 후방이동시킨 상태에서 retraction archwire를 사용하여 상악 4절치를 한 묶음으로 후방견인시켰을 때 초기에 나타나는 모든 힘 체계와 개개치아의 이동양상을 살펴보고 바람직하지 않은 치아이동을 감소시키기 위한 방안을 모색하고자 본 연구를 시행하였다. 먼저 유한요소법을 이용하여 상악 치아와 치근막의 해부학적 형태 및 생체적 특성을 컴퓨터로 재현시키고 모형화된 브라켓을 부착시킨 후, beam요소를 사용하여 5종의 retraction loop를 하나씩 부여한 다섯 가지의 탄선을 모형화하고, 브라켓과 탄선간에는 gap요소를 사용하여 모형화함으로써 전체 유한요소 모형을 완성하였다. loop의 형태, activation 의 양, gable bend와 torque의 조건에 따른 차이를 검토하기 위해, 각 조건을 변화시켜 loop를 activation시켰을 때 탄선이 발휘하는 힘과 모멘트, 치아이동의 변위를 3차원적으로 정량적 및 가시적으로 평가하고 비교, 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. tear-drop loop archwire사용시 각 치아의 근원심이동 및 설측이동이 발치공간 폐쇄에 도움이 되었으나, 바람직하지 못한 상하이동과 각 방향으로의 회전이동이 부가적으로 나타났다. 2.다섯 가지의 retraction archwire중 T-loop archwire에서 공간폐쇄에 도움이 되는 치아이동이 가장 작게 나타났으며, 각 방향으로의 회전이동 역시 가장 작게 나타났다. 3. tear-drop loop archwire에서 activation양을 증가시킴에 따라 공간폐쇄에 도움이 되는 치아이동이 점차 증가했으나, 바람직하지 못한 상하이동과 각 방향으로의 회전이동이 함께 증가했다. 4. tear-drop loop archwire에서 loop의 전후방에 gable bend부여시 전치에서 근원심방향의 치체이동에 도움이 되었으나, 모든 치아에서 상하이동과 각 방향으로의 회전이동이 함께 증가했다. 5. tear-drop loop aichwire의 절치부에 치근 설측 torque 부여시 이들 치아의 순설경사를 개선시키는 효과를 얻었으나, 그 반작용으로 견치 치관의 설측회전이 크게 증가했으며, 전치의 상하이동과 모든 치아에서 각 방향으로의 회전이동이 증가했다.