Abstract
This study was conducted in order to analyze the mechanical characteristics of multiloop edgewise archwire (MEAW). The purposes were 1) to compare load deflection rate (LDR) of MEAW with that of various other arch wires in the individual interbracket span, 2) to compare the wire stiffness in the interbracket span with that in the multi-L-loop region (the span from distal border of the bracket of the lateral incisor to the mesial border of the buccal tube of the second molar), and 3) to verify the experimental results with theoretically derived formula. The single L-loops of five different horizontal lengths and multi-L-loops for the upper and lower arches were made out of .$016\times.022$ permachrome stainless steel wire. Straight segment of plain stainless steel, TMA and NiTi wire of the same dimension were prepared. The LDR was measured using Instron model 4466 with the load cell of 50N capacity at cross head speed of 1.0mm/min, and maximum deflection of 1.0mm. Five specimens were tested under each experimental condition. The wire stiffness number for each interbracket region and multi-L-loop region was calculated from the LDR and the interbracket spans. By dividing the theoretical model of multi-L-loop into 35 linear segments, the energy stored in each segment was obtained. Then the LDR and wire stiffness of single L-loop and multi-L-loop were calculated and compared. The findings were as follows : 1) The average LDR of MEAW in the individual interbracket region was 1/1.53 of that of the NiTi,1/2.47 of TMA and 1/5.16 of the plain stainless steel wire. 2) The wire stiffness of MEAW in the multi-L-loop region was 1.53 times larger than that in the interbracket region, and the LDR was almost twice as large as that of NiTi in that region. 3) According to the theoretically derived equation, the wire stiffness of the single L-loop was lower than that of multi-L-loop. The results of this study suggest that MEAW has the unique mechanical Property which could allow individual tooth movement and transmit elastic force effectively through the entire arch wire.
본 연구는 multiloop edgewise arch wire(MEAW)의 기계적 특성을 분석하기 위해, 1) 개별 브라켓간 부위에서의 MEAW의 하중변형률을 수종의 재질로 된 동일 규격의 교정용 호선과 비교하고, 2)개별 브라켓간 부위와 multi-L-loop 부위(측절치 브라켓의 원심연과 제2대구치 튜브의 근심연간의 거리)에서의 wire stiffness를 비교하며, 3)단일 L-loop와 multi-L-loop의 하중변형률에 대한 공학적 이론식을 유도하여 MEAW의 하중변형특성을 규명하고자 시행하였다. 5가지의 서로 다른 수평길이를 지닌 L-loop와 5개의 L-loop로 구성된 상하악의 multi-L-loop를 .$016\times.022$ inch의 stainless steel 강선으로 제작하였고, .$016\times.022$ inch의 Plain stainless steel, TML NiTi를 준비하였다. Instron model 4466 만능시험기에 50N 용량의 load cell을 부착하여 crosshead의 속도 1.0min/분, 브라켓간 부위의 시험시에는 최대변위량 1.0mm로 각 브라켓간격에서 측정하였고, multi-L-loop부위의 경우는 최대변위량 10mm, 42mm의 거리에서 측정하였다. 반복된 실험에 의해 발생할 수 있는 응력에 따른 물리적 성질 변화의 가능성을 배제하기 위해 각 조건마다 동일한 5개의 시편을 사용하였다. 측정된 하중변형률과 각 실험의 브라켓간격을 이용하여 각 브라켓부위에서의 L-loop의 wire stiffness number를 계산하였고 이를 multi-L-loop의 그것과 비교하였다. 5개의 loop로 구성된 multi-L-loop를 35개의 직선구간으로 나누어 각 구간의 에너지를 계산, 총합을 낸 후 가해진 외력으로 미분하여 하중변형률의 이론식을 유도하였으며, 이를 wire stiffness로 환산하여 단일 L-loop의 wire stiffness와 비교하였다. 그 결과는 다음과 같았다. 1) 각 브라켓 간격에서의 L-loop의 하중변형률은 평균적으로 stainless steel wire의 1/5.16, NiTi의 1/l.53, TMA의 1/2.47이었다. 2) multi-L-loop부위 에서의 MEAW의 wire stiffness는 개개 브라켓간 간격에서보다 평균 1.53배 더 높았고, 같은 부위에서의 NiTi보다 1.9배 더 높았다. 3) 유도된 하중변형률의 이론식에 따르면, 부위에 따라서 wire stiffness의 차이를 보이지 않는 직선 강선과는 달리, L-loop가 부여된 경우, 개별 L-loop의 ire stiffness는 전체 multi-L-loop의 wire stiffness보다 낮은 것으로 나타났다. 이상의 연구결과로 미루어 볼 때, MEAW는 개별적인 치아이동을 허용하면서, 가해진 교정력을 효과적으로 전체 치열로 전달할 수 있는 독특한 기계적 특성을 지니고 있는 것으로 생각된다.