• 대한치과보철학회지
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• 제56권2호
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• pp.105-113
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• 2018

목적: 삼차원 유한요소분석을 이용하여 상악 전치부 즉시하중 임플란트의 식립 깊이가 주위 골의 응력 분포와 임플란트의 미세움직임에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 재료 및 방법: 임플란트 상단이 치조정 피질골 상연을 기준으로 0.00 mm, 0.25 mm, 0.50 mm, 0.75 mm, 1.00 mm 깊게 위치되도록 총 5개 골모형을 제작하였다. 고정체와 주위 골 계면에 마찰접촉과 35 Ncm의 식립 토크를 재현하였다. 임시 보철물에 178 N의 정하중을 고정체의 중심축에 대하여 축방향의 수직하중과 $30^{\circ}$의 경사하중으로 가하고 유한요소 분석을 시행하였다. 결과: 임플란트의 식립 깊이가 주위 골의 응력 분포에 상당한 영향을 주었다. 임플란트의 가장 큰 미세움직임이 $39.34{\mu}m$로 나타났다. 경사하중이 수직하중에 비해서 응력 분포와 미세움직임의 변화에 크게 기여하였다. 결론: 임플란트 식립 깊이의 증가는 피질골에 집중된 응력을 분산시키는데 유리하였으며, 초기 골유착 실패와 관련이 있는 미세움직임에는 크게 영향을 주지 않았다.

• 구강회복응용과학지
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• 제26권2호
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• pp.205-220
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• 2010

본 연구에서는 임플란트 디자인이 주입회전력과 주변 응력에 미치는 영향을 알아보고자 삼차원 유한 요소 분석을 이용하여 유효 응력과 모멘트 그리고 축력을 측정, 비교 조사하였다. 나사형 임플란트 매식체의 디자인을 4종의 평행형과 7종의 근첨형으로 구분하였고 하악골 소구치 부위에 식립한 것으로 가정하여 유한 요소 모델을 제작하였다. 각각의 임플란트가 식립될 때 주변부에 발생하는 응력을 분석하였으며 그 결과 근첨형 임플란트가 평행형 임플란트에 비해 높은 식립 회전력을 보여 초기 고정력이 우수할 것으로 예상되었으나 응력 분산 측면에 있어서는 효율성이 낮은 양상을 나타내었다. 근첨형 임플란트에 비해 평행형 임플란트가 나사산의 높이에 따른 영향을 크게 받는 것으로 나타났으며 근첨형 임플란트는 임플란트 몸체의 경사도가 증가함에 따라 높은 응력이 발생되는 것이 관찰되었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제35권3호
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• pp.609-621
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• 1997

• 대한치과보철학회지
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• 제36권1호
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• pp.1-17
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• 1998

두개의 임플랜트로 지지되는 overdenture를 이용한 하악무치악환자의 치료법은 경제적이면서, 실용적인 치료로 인정을 받고 있다. 하지만 해부학적인 조건으로 임플랜트를 설측 혹은 후방에 식립해야 되는 경우에는 일반적인 bar설계는 bar가 구강저 상방을 지나게 되어 혀운동, 발음, 위생관리 등에 많은 문제점을 부여한다. 이에 대한 해결방법으로 전방부 치조제 상에 보철물의 회전을 허용하는 angular bar를 설계할 수 있다. 하지만 이 설계는 임플랜트에 불리한 moment를 유발한다. 그럼에도 불구하고 뛰어난 유지력과 지지능력, 경제적인 면 때문에 angular bar는 임상에서 많이 사용되고 있다. 이에 본 연구는 angular bar의 전방 cantilever양을 달리하여 임플랜트 및 주변조직에 미치는 영향을 삼차원 유한요소분석법을 통해서 알아보고자 하였다. 이공사이의 하악골을 단순화시킨 준하악골모형에 직경 3.75mm인 브로네마르크 임플랜트 2개를 길이가 13,15mm인 경우로 설정하여 제 1소구치 부위에 식립하였다. 두 임플랜트를 연결하는 bar는 전방부 cantilever양을 0-5mm, 1mm씩 하여 6가지 경우를 가정하고 제작하였다. 각각 bar 중앙부에 수직압 (90도) 35N, 경사압(120도) 70N, 수평압(0도) 10N을 가하였으며 이때 나타나는 응력 분산형태와 임플랜트의 골유착에 불리하게 작용하는 최대주응력(인장력)과 변위량을 살펴보았다. 연구결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. Cantilever양이 증가할수록 주변피질골과 임플랜트로 응력이 집중되었으며 상부 보철물의 변위량도 커졌다. 2. Cantilever양에 대한 수평압의 영향은 크지 않았으며 임플랜트 길이가 긴 것이 변위량과 응력이 작았다. 3. 경사압에 대한 응력의 변화는 cantilever양의 증가에 따라 급격히 증가하는 양상을 띠었으며 임플랜트길이가 응력 및 변위의 양에 미치는 영향은 없었다. 4. 수직압에 대한 응력의 변화는 초기에는 완만한 증가를 보이다가 일정 시점 지난 후에는 증가율이 커지는 경향을 띠었다. 증가현상이 두드러지기 전에는 길이의 증가가 응력의 분산효과는 가져왔으나 이후에는 길이의 응력분산 효과는 없었다. 5. 응력분포양상은 cantilever양이 증가할수록 골조직을 통한 분산정도는 작아지고 특정부위의 피질골과 임플랜트, 상부보철물에 집중되는 경향을 보였다. 6. 임플랜트와 주변 골조직으로의 응력분산능력이 예후를 좌우한다는 점에서 angular bar는 적합치 못하며 부득이한 경우는 임플랜트 길이를 길게 하고 최대한 3mm이내로 cantilever양을 제한하는 것이 추천된다.

• 전산구조공학
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• 제8권1호
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• pp.147-160
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• 1995

종속변수와 기본 탄성방정식의 가중잔차 근사식의 Fourier 급수 전개를 이용한 3차원 판이론을 제시하였다. 판의 가중잔차 평형방정식은 가중된 변위로 표시되며, 그 결과는 다시 위치에너지 Functional을 이용하여 유한요소해석을 수행하였다. 본 해석은 Strip판에 적용되어 2가지 예를 분석하였으며, 예제의 결과는 이론해와 잘 일치하였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제46권2호
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• pp.157-168
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• 2008

연구목적: 골유착성 임플랜트를 이용한 치료가 초기의 완전 무치악 증례에 도입된 이후 장기간의 임상 관찰 결과 높은 성공률이 보고되고 있으며, 점차 부분 무치악 및 단일치 상실 증례 등의 다양한 영역으로 확대되고 있다. 하지만 이러한 임플랜트에 가해지는 저작압은 임플랜트와 주위 골에 축 방향 힘 (axial force)과 다양한 측방 모멘트 (bending moments)를 일으키는데 이러한 응력의 적절한 분산이 치료의 성공에 큰 영향을 미치게 한다. 이번 연구의 목적은 하악 구치부가 부분 무치악일 때 외측연결 방식과 내측연결 방식의 임플랜트로 수복함에 있어 상부 보철물의 연결 (splinting)이 임플랜트와 주위 골로의 응력분산에 미치는 영향을 삼차원 유한요소 분석을 통해 비교해보고자 하였다. 연구재료 및 방법: 외측연결 방식과 내측연결 방식의 대표적인 2종의 임플랜트를 선정하였고 각각 8.5mm와 13mm 길이에 대하여 실험하였다. 임플랜트는 외측연결 방식을 대표하는 브레네막 시스템을, 내부연결 방식을 대표하는 ITI 임플랜트를 연구재료로 선택하였다. 각각의 임플랜트는 구치부에서 골양이 허용되는 한 추천되는 넓은 직경 (wide diameter)의 임플랜트 (4.8-5.3mm)를 이용하였다. 이러한 4종류의 임플랜트 모형에서 제1대구치와 제2대구치 금관의 연결 여부에 따라 총 8개의 실험 군으로 분류하였다. 하중은 수직하중 및 수평하중을 각각 100N씩 하악 제1대구치 임플랜트 보철부위 (금관부)에 가하였고 금관의 연결여부에 따라 임플랜트와 주위골에 응력이 분산되는 양상을 관찰하였다. 삼차원 유한요소분석을 위한 하악골모형 제작에는 Hypermesh (Altair Engineering Inc., Troy, MI, USA)를 사용하였고 응력해석을 위해서는 PAM-CRASH 2G version 2005 (ESI, France), 포스트프로세싱을 위해서는 PAM-VIEW version 2005 (ESI, France)을 이용하였다. 여러 응력값 중에서 대표적인 등가응력 (von Mises stress)을 이용하여서 응력분포를 비교분석하였다. 연구결과: 내부연결방식과 외부연결방식 모두 상부의 금관을 연결함에 따라 임플랜트와 주위골로 전해지는 응력값이 감소하였다. 그리고 응력값이 감소하는 정도는 외부연결방식에서 더 크게 나타났다. 하지만 두 방식 모두 금관연결에 따른 응력 감소 효과는 임플랜트 길이 증가에 의해 영향 받지는 않았다. 이번 실험에서 상부 보철물이 연결되지 않은 상태에서 제1대구치 부위에 수직방향 또는 수평방향의 하중을 가했을 때 외부연결방식에서 더 많은 양의 응력이 주변 피질골의 상부 좁은 부위로 전달되었다. 하지만 상부 보철물을 연결한 상태에서 하중을 가한 경우에는 외부연결방식에서 하중 측인 제1대구치 부위에서 나타나던 상부 피질골에서의 응력 집중이 많이 감소한 것을 보여주었다. 또 한 비하중 측인 제 2대구치 부위에서의 응력분산도 외부연결방식에서 더 많은 것으로 나타났다. 이에 비해 내부연결방식에서는 하중 측인 제 1대구치 부위에서 지대주 나사를 따라 높게 나타나던 응력값의 중등도 감소 효과를 나타내었고 연결된 제2대구치 부위로의 응력분산 효과도 작았다. 결론: 하악 구치부가 결손한 하악골에 내부연결방식과 외부연결방식을 대표하는 두 가지 종류의 임플랜트를 선택하여 상부 금관의 연결이 임플랜트와 주위 골의 응력 분산에 미치는 영향에 대하여 삼차원 유한요소분석을 하였다. 이러한 실험 결과를 통하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 8.5mm와 13mm에 대해서 응력 분포는 거의 동일하게 나타나고, von Mises stress 최대값 또한 거의 유사하였다. 2. 수직하중에서는 근심측에서 응력이 집중되었고 수평하중에서는 근, 원심측이 비슷한 크기의 응력을 보였다. 3. 내부연결방식에서는 지대주 나사의 벽면을 따라서 응력이 분산되는 양상을 보였으나 외부연결방식에서는 지대주에 눌리는 임플랜트 상부 부위에 응력이 집중되었다. 4. 금관을 연결함에 따라 임플랜트와 주위골로 전달되는 응력 값은 두 방식 모두 감소하는 모습을 보였으나 응력 값이 감소하는 정도는 내부연결방식에 비해 외부연결방식에서 더 크게 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.693-696
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• 2008

최근에 개발된 이방향 휨인장 시험법(Biaxial Flexure Test; BFT)을 적용하여 이축 인장강도를 측정한 결과 원형 시편에 1${\sim}$3개의 초기 균열이 불규칙 하게 발행한 후 파괴되는 것이 일반적이며, 실험체의 크기가 증가함에 따라 상대적으로 균열의 개수가 증가하는 양상을 갖는 것으로 관찰되었다. 또한, 일방향 휨인장과 마찬가지로 이방향 인장상태의 균열강도의 크기효과에 관한 연구를 위한 각종 변수의 선택에 따른 이방향 휨 인장시험체의 거동을 삼차원 유한요소 해석을 통해 분석하였으며, 지점간의 지름, 하중재하판의 지름, 시험체의 두께와 여유길이 등이 주요변수로 고려되었다. 분석결과 시험체가 b/a>0.4인 경우에서는 h/a가 증가할수록, 여유길이의 크기가 작을수록 이방향 휨인장 응력 산정식과 일치함을 알 수 있었다.

• 구강회복응용과학지
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• 제27권4호
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• pp.371-392
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• 2011

본 연구는 임플란트의 지대주와 고정체의 식립 기울기 변화에 따른 교합력의 응력 분산을 비교 분석하고자 하였다. 치아 장축에 평행하게 식립한 임플란트 위에 직선적 지대주를 체결한 것을 기준 모델로 하여, $15^{\circ}$, $25^{\circ}$ 설측 경사진 지대주를 체결한 모델 2종류, 고정체를 $15^{\circ}$, $25^{\circ}$ 설측 경사 식립 후 동일 각도의 협측 경사의 지대주를 체결한 모델 2종류, 총 5개의 연구 모델에 각각 수직하중과 경사하중을 부가하여 나타난 응력분포를 3차원 유한요소법(finite element analysis)를 이용하여 분석하였다. 연구 결과, 지대주와 고정체의 식립 기울기가 증가할수록 복합하중에서 임플란트와 주위조직의 응력은 증가하였다. 다만 하중의 위치와 종류에 따라 응력의 변화가 모델에 따라 부분적으로 다르게 나타나기도 했다. 이는 응력이 하중의 작용선과 임플란트 고정체의 중심선과의 거리인 수평적 편심부하(horizontal offset)가 변화한 결과이며, 편심부하가 증가할수록 응력도 증가하는 결과를 보였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제34권4호
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• pp.699-721
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• 1996

브로네마르크가 골유착성 임플랜트를 소개한 이래로, 현재 골유착성 임플랜트에 의한 치료는 안전하고 안정적인 방법으로 여겨지고 있다. 골유착성 임플랜트를 이용한 초기의 치료는 무치악 환자의 저작기능 회복에 중점을 두어 왔다. 그러나 현재는 환자와 시대의 요구에 따라서 심미성이 주요한 관심사가 되었다. 그래서 표준 지대주보다 더 심미적인 지대주 시스템들이 개발되었다. 다양한 직경의 임플랜트 고정체에 관한 임상가들의 요구에 의해 직경 이 큰 고정체가 생산되기 시작했으며, 5mm의 직경을 갖는 고정체가 그 예이다. 골유착성 임플랜트를 사용하여 보철치료를 할 때, 골과 고정체의 계면은 보철물과 지대주에 가해지는 교합력을 인접골에 전달하게 되며, 이것은 계면에 생물학적인 반응을 야기할 수 있다. 임플랜트의 형태는 골흡수와 같은 바람직하지 않은 반응을 일으키지 않도록 고안되어야 하며, 임플랜트 자체가 교합력을 견딜 수 있어야 한다. 그러므로 골유착성 임플랜트 시스템을 임상에 사용하려고 할 때 이것의 생역학적 분석은 반드시 필요하다. 본 연구에서는 삼차원 유한요소분석적 방법을 사용하여 3.75mm직경을 갖는 고정체에 표준 지대주, 이세티콘 지대주, 마이러스콘 지대주를 연결한 모델과 5mm 직경을 갖는 고정체에 표준 지대주를 연결한 모델에 각각 수직하중, 경사하중, 수평하중을 가했을 때의 응력분포를 비교하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1. 모든 모델에서 금나사의 경부, 금원주, 지대주에 응력의 집중이 일어났다. 2. 임플랜트 고정체에서는 고정체 상방 2/3, 그리고 지대주와 접촉하는 고정체 상면에서 응력의 집중이 관찰되었다. 3. 골에서는 상부 피질골에 응력의 집중이 관찰되었으며, 해면골에서는 두드러진 응력의 집중을 보인 부위는 없었으나 고정체의 근단부 주위 해면골에서의 응력값이 비교적 높았다. 4. 5mm 직경의 고정체를 사용하지 않은 모델 중에서, 표준 지대주를 사용한 경우가 가장 응력분산에 유리하였으며 마이러스콘 지대주를 사용한 경우가 가장 불리하였다. 5. 3가지 하중 조건하에서 수평하중과 경사하중의 경우가 수직하중의 경우보다 더 높은 응력값이 관찰되었다. 6. 응력값은 골에서보다 임플랜트 내부에서 훨씬 높았다.

• 대한치과보철학회지
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• 제37권2호
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• pp.269-288
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• 1999

현재 골 유착성 임플랜트는 안전하고 유용한 보철 수복 분야의 하나로 자리잡아 가고있다. 과거 완전 무치악 환자에게 있어서 저작 기능의 회복이란 면에 중점을 두었던 경향에서 현재 골유착 임플랜트의 높은 성공률에 의해 부문 무치악, 단일치 수복에 까지 다양하게 사용되고 있다. 특히 심미성과 인접치의 손상을 가하지 않는다는 면에서 단일치 수복에서 골유착 임플랜트 치료에 관심이 모아지고 있다. 단일치 수복에 있어서 심미성이 중요한 문제로 대두되면서 이런 수복에 사용될 수 있는 다양한 계통의 임플랜트들이 개발되어 사용되고 있다. 이중 가장 기본적인 Branemark 계통의 CeraOne 지대주, 최근에 개발된 전부도재 지대주인 CerAdapt 전부주조 지대주인 UCLA 계통등은 높은 성공률을 보이며 많이 사용되고 있다. 임상가들에 의해 나사유지형 보철물이 착탈성이란 관점에서 선호되고 있다. 시멘트유지형 보철물에서는 나사공이 없는 온전한 교합면을 유지한다는 면과 교합력을 받는 면적에 있어서 더 넓은 면을 가진다는 점등 더 많은 장점을 가진다고 주장하는 사람도 있다. 임상가들의 기호에 의해 선택되어지는 나사 유지형과 시멘트 유지형에 있어서 교합력이 야기하는 하중하에서 각각의 응력 분포를 분석할 필요성이 요구되었다. 이 연구는 단일치 수복에 사용되는 CeraOne, CerAdapt UCLA 계통에서 각각의 나사 유지형과 시멘트유지형에서의 응력분포를 삼차원 유한요소법으로 분석하고 상부 구조물에 가해지는 수직하중, 수평 하중, 경사 하중에 의해 야기되는 응력을 비교 분석한 것이다. 본 연구의 연구 결과는 다음과 같다. 1. CeraOne, CerAdapt, UCLA 지대주 모두 시멘트유지형보다 나사유지형에서 응력집중이 컸다. 2. CeraOne 시멘트유지형인 1번 모델에서 응력분산이 유리하였고, UCLA 나사 유지형인 6번 모델에서 가장 불리하였다. 3. 모든 모델에서 고정체 경부에서 가장 큰 응력 집중이 있었고 이것은 UCLA 지대주에서 가장 컸다. 4. 상부 구조물에서 주된 응력의 집중은 교합면에서 일어났다. 5. 골은 상부 피질골, 즉 고정체경부와 만나는 부위에서 가장 큰 응력의 집중이 일어났으며 수평, 경사 하중시 응력집중 양상은 힘을 가한 쪽의 반대쪽 고정체 경부에 응력이 집중되는 양상을 보였다. 6. 전체 모델과 골, 고정체 모두에서 수평 하중과 경사 하중시 보다는 수직 하중시 더 적은 응력값을 보였다.