• 대한치과교정학회지
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• 제41권1호
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• pp.6-15
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• 2011

마이크로 임플란트 시술의 중요한 위험요인 중 하나로 치근접촉 문제가 있으나, 관련 연구는 결과 분석에 치중되어 있고, 치근접촉이 마이크로 임플란트 안정성 상실로 이어지는 기전에 대한 연구는 아직 미흡한 것으로 보인다. 이에, 본 연구에서는 생역학적 측면에서 그 영향을 분석하였다. Absoanchor 마이크로 임플란트(SH1312-7, Dentos Inc., Daegu, Korea) 첨부가 치근에 접촉되어 있을 때, 저작압 전달에 의한 마이크로 임플란트 변위가 인접골에 가하는 압축응력을 축대칭 유한요소모델을 사용하여 계산하였다. 요소별 응력이 해면골의 최대압축강도나, 치밀골의 비정상 골개조 임계능력을 넘을 경우 해당 요소를 순차적으로 해석모델에서 제거하며 실행한 6단계해석의 결과, 마이크로 임플란트에 인접한 해면골의 전체적인 파절과 과부하에 따른 치밀골의 비정상 골개조가 임플란트 지지력 상실에 주 요인이 될 것으로 평가되었다. 치밀골의 과부하 영역은 초기에는 치밀골판의 하부에 존재하였으나 상부로 확장되었고, 응력 재분포로 인한 감소효과 없이 양성 되먹임(positive feedback)으로 결국 치밀골 전 두께로 확대됨을 관찰하였다. 본 연구를 통해 치근접촉된 마이크로 임플란트가 인접골을 훼손시켜 안정성 상실로 이어지는 과정을 모사할 수 있었으며, 이로부터 치근접촉에 따른 마이크로 임플란트의 불량한 예후에 대한 생역학적 측면의 원인을 파악할 수 있었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제52권4호
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• pp.279-286
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• 2014

목적: 임플란트가 식립되는 동적과정을 유한요소해석으로 모사하여, 임플란트 나사형상 차이가 변연골의 식립 응력발생에 미치는 영향을 조사하고자 한다. 재료 및 방법: 코어직경 3.5 mm, 매식부 길이 10 mm인 Straumann 임플란트 몸체 외형에 서로 다른 4종의 나사산이 부여된 가상의 임플란트 모델 4개를 CAD 프로그램을 이용하여 각각 제작하였다. 4종 나사산은 buttress 형, v-자 형, reverse buttress 형, square 형이며, 나사산의 높이와 피치는 0.3 mm와 1.0 mm로 모두 동일하다. 각 임플란트가 3.8 mm pilot hole을 갖는, 1.2 mm 두께 치밀골에 식립되는 과정을 $DEFORM^{TM}$ 3D (ver. 6, SFTC, Columbus, OH, USA) 프로그램을 사용하여 모사/해석하였으며, 식립이 진행되는 과정에 인접골에 생성/누적되는 응력(식립응력)을 비교 분석하였다. 결과: 임플란트 식립 초기, 그 하단부가 pilot hole 내로 진입하며 나사산이 골벽을 압박/변형시키는 단계에서 식립 토오크와 응력이 급격히 발생하였으며 그 이후에 토오크와 응력이 모두 감소하는 변화를 보였다. 식립 응력은 임플란트 나사산 형상에 따라 현저한 차이가 있었으며, v-자형 나사산 경우가 가장 낮았고, square 형의 경우가 가장 높았다. 나사산 차이가 인접골 응력에 미치는 영향은 나사산 첨부 보다는 기저부에 인접한 위치에서 더 현저하였다. 결론: 임플란트 식립응력을 낮추어 골융합에 유리한 환경을 조성하는데는 나사산 첨부가 상대적으로 날카로운 v-자형 나사산이 유리하다.

• 대한치과보철학회:학술대회논문집
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• 대한치과보철학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.60-60
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• 2004

• 대한치과보철학회지
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• 제53권2호
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• pp.120-127
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• 2015

목적: 4종의 임플란트 나사산이 골유착 중간과정과 완료 이후 단계에서 보이는 응력분산 특성을 평가하고자 한다. 재료 및 방법: 실린더형 몸체(외경 4.1 mm 길이 10 mm)에 이전연구에서 식립 특성이 우수하게 평가되었던 V-자형 나사산과 다른 3종(buttress형, reverse buttress형, square형)의 나사산을 가진 4종의 임플란트가 악골에 매식된 복합체 모델을 CAD 프로그램으로 제작하였다. 지대주 상부에 100 N의 힘을 임플란트 장축과 30도 방향으로 부하하고 인접골 응력분포를 유한요소 해석하였다. 응력분산 특성이 골유착 진척 상태에 따라 달라질 수 있다는 가정하에 임플란트/골 계면을 골유착 미숙단계와 골유착 완료단계의 두 가지로 구분하여 분석하였다. 골유착 미숙단계는 임플란트/골 계면을 비선형 contact 조건(마찰계수 0.3)으로 모사하였고, 골유착이 완료된 단계에 대해서는 계면이 충분히 결합된 것으로 간주하여 접합(bonding) 조건을 부여하였다. 결과: 골유착 정도에 따라 임플란트의 응력분산 특성이 달라졌다. 골유착 미숙단계에서는 골응력과 나사산에 따른 응력 특성의 차이도 상대적으로 컸고 골유착 완료단계에서는 골응력의 절대값과 나사산간 차이가 모두 감소하였으며, V-자형 나사산의 응력분산 특성은 골유착 미숙 및 완료단계에서 모두 4종 나사산의 중간 정도였다. 이로부터 나사산 디자인의 차이는 임플란트 식립후 골유착이 진행되는 과정까지 영향을 미치며, 일단 골유착이 완료되면 나사산의 영향은 급격히 감소할 것임을 추론할 수 있었다. 결론: V-자형 나사산의 응력분산 특성은 골유착이 이루어지는 단계와 완료된 이후 단계 전기간 동안 4종 나사산의 중간 정도였다.

• 대한치과교정학회지
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• 제38권4호
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• pp.228-239
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• 2008

식립 후 힘의 부하가 조기에 이루어지는 마이크로임플란트의 경우 식립 시의 골응력 혹은 스트레인의 관리가 그 안정성에 있어 중요한 요인으로 작용할 수 있다. 이에 본 연구에서는 3D 유한요소법을 사용하여 교정용 마이크로임플란트 식립 시 피질골에 발생하는 응력(스트레인)을 해석하였다. 0.9 mm 직경으로 미리 드릴링한 1mm 두께 피질골에 마이크로임플란트(AbsoAnchor SH1312-7, Dentos, Daegu, Korea)가 식립되는 전체 과정(10회전, 식립 깊이 5 mm)의 모사를 위해 총 1,800 step의 유한요소해석을 실시하였다. 식립 진행과 더불어 생기는 나사산 주위 피질골의 기하학적 형상변화를 유한요소해석에 반영하기 위하여 지속적인 remesh를 실행하였으며, 빠른 수렴을 위해 마이크로임플란트는 강체로, 피질골은 강소성체로 모델링하였다. 해석 결과, 마이크로임플란트 식립 시 피질골에 발생되는 스트레인은 임플란트 주위골 전체에서 정상적인 골개형을 위한 한계치로 보고되고 있는 $4,000\;{\mu}$-strain을 상회하였고, 나사산 첨부 인접골에서는 스트레인이 100% 이상에 달하였다. 계산된 피질골 식립토오크는 약 1.2 Ncm 정도로 가토 경골에 동일 모델의 마이크로임플란트을 식립하며 측정한 값에 약간 미달하였으나 근접한 수치를 보였다. 본 연구를 통해, 마이크로임플란트의 식립과정을 3D 유한요소법으로 재현할 수 있음을 확인하였고, 또한 마이크로임플란트 식립에 의해 피질골에 발생하는 스트레인 크기는 생리적인 골개형을 저해할 수 있는 수준임을 확인할 수 있었다.

• 구강회복응용과학지
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• 제28권2호
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• pp.147-161
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• 2012

본 연구에서는 유한요소해석 방법을 사용하여 임플란트 지지 3본 고정성 가공 의치에 수평적인 부적합이 존재할 때 그 정도가 임플란트 인접골 응력 발생에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 3본 고정성 가공의치, 임플란트/악골 복합체로 구성된 해석 모델은 3차원으로 연구되었다. 3본 고정성 가공의치의 체결 간격은 하악 제2 소구치와 제2 대구치에 17.9mm 거리로 식립된 임플란트 간격에 비해 0.1mm 짧거나(17.8mm), 0.1mm 길게(18.0mm) 모델링하였다. 3본 고정성 가공의치와 임플란트 지대주 간의 체결은 총 6단계로 모사되었고 각 단계별로 가공의치가 하방으로 0.1mm 씩 변위되었다. 유한요소해석에는 PC용으로 출시된 DEFORM$^{TM}$ 3D 프로그램(ver 6.1, SFTC, Columbus, OH, USA)을 사용하였다. 3본 고정성 가공의치와 임플란트 사이의 응력은 von-Mises 응력, 최대 압축 응력, 필요한 경우 방사상 응력을 평가하였다. d=18.0mm인 모델에서는 가공의치와 지대주간의 체결이 이루어지지 않은 반면, d=17.8mm 인 모델에서는 성공적으로 체결이 가능했다. 체결 여부를 떠나 과도하게 높은 응력이 체결과정과 그 이후에 발생되었는데, 17.8mm 모델의 경우 체결완료 후에도 임플란트 주위 변연골에서 잔류하는 인장 및 압축 응력이 각각 최대 186.9MPa과 114.1MPa이었다. 이 경우 임플란트로부터 2mm 떨어진 부분까지 압축 응력이 골개조 장애 임계 응력인 55MPa($4,000{\mu}{\varepsilon}$과 같은 크기)보다 크게 측정되었다. 3본 고정성 가공의치의 0.1mm 크기의 수평적 부적합은 체결 과정뿐만 아니라 완료 후에도 인접 변연골에 높은 응력을 발생시킬 수 있다.

• 대한치과보철학회지
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• 제48권3호
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• pp.215-223
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• 2010

연구 목적: 이 연구는 임플란트 식립 시 미세나사가 변연골에 발생시키는 스트레인을 조사하여, 변연골의 골유착에 장애를 줄 수 있는 골의 과부하 영역 이 미세나사에 의해 확장되는 양태를 평가하였다. 연구 재료 및 방법: 3종의 임플란트 식립 모델을 삼차원적 유한 요소분석으로 실험하였다. 대조 모델은 미세나사가 없이 주나사만 있는 $4.1{\times}10$ mm 임플란트 (Submerged model, Dentis Co, Daegu, Korea), type I은 미세나사가 있는 straight body, type II는 미세나사가 있는 7% tapered body로 설정하였다. 임플란트가 치밀골을 통과하는 3,600 단계의 식립 과정이 모사되었다. 유한요소 해석에는PC용으로 출시된DEFORM$^{TM}$ 3D (ver 5, SFTC, Columbus, OH, USA)가 사용되었다 결과:임플란트 외벽으로부터 1 mm 이내의 변연골 스트레인 영역은 대조모델에서의 4000 ${\mu}$-strain 보다 높았다. Type I 임플란트의 경우 임플란트 외벽으로부터 1-1.5 mm 영역 이내의 인접골이 과부하 영역에 속하였고, type II 임플란트의 경우에는 2 mm 이상이었다. 결론: 미세나사의 유무와 몸체의 테이퍼 유무에 따라 변연골 스트레인은 직접적인 영향을 받았고 대조모델에 비해 경부 미세나사가 있는 type I 및 type II 임플란트의 식립 시 변연골의 과부하 영역이 월등히 컸다.

• 대한치과보철학회지
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• 제46권5호
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• pp.479-489
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• 2008

목적: 상악 구치부에서 자연치와 임플란트 보철시, 보철치관/고정체 비율에 따른 응력분포 양상을 비교하고자 했다. 재료 및 방법: 자연치 모델의 경우는 획득한 3차원 인체모델을 상악 좌측 제2소구치 및 제 1대구치가 포함된 상악골을 Box 형태의 3차원 유한요소모델로 변환하였고, 임플란트 모델은 3차원 인체모델에서 치아 부분을 제거하고 동일 부위에 임플란트 모델을 연결하는 과정을 거쳐서 임플란트가 삽입된 유한요소모델을 구성하였다. 치관/고정체 비율을 0.7:1, 1:1, 1.25:1이 되도록 골수준 (bone level)을 조정하였으며 각 모델의 치관 부위에 300 N의 수직 하중과 수평하중을 각각 가했다. 결과: 1. 모든 하중 조건하에서 자연치와 임플란트 모두에서 피질골과 인접하는 경부에 응력이 집중되는 양상을 보였다. 2. 치관/치근 (고정체) 비가 증가함에 따라 자연치와 임플란트 모두에서 교합면에 수직적 하중을 가한 경우에는 응력의 변화가 뚜렷하지 않았으나, 수평적 하중을 가한 경우에서는 응력이 증가하는 양상을 보였다. 3. 자연치의 경우에 치관/치근비가 증가함에 따라 splinting이 응력감소 효과를 보였고, 임플란트의 경우에는, 치관/고정체 비가 증가함에 따라 splinting이 수직 하중조건에 응력감소효과를 보였으나, 중심에서 벗어난 하중조건에는 최대응력이 오히려 증가하는 양상을 보였다. 4. 임플란트의 경우, 치관/고정체 비가 증가함에 따라 splinting이 수평하중조건 4에서 뚜렷한 응력감소 효과를 보이나, 수평 하중조건 5에서는 응력감소 효과가 감소되고, 특히 치관/고정체 비가 1.25:1인 경우에서는 오히려 응력의 증가를 보였다. 결론: 임플란트 보철물은 치관/고정체 비가 커질수록 더 큰 응력을 받게 되고, splinting의 효과도 감소하게 된다. 또한 교합하중이 임플란트의 장축을 벗어나거나 중심에서 벗어난 경우 응력이 커지는 것으로 사료된다.

• Composites Research
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• 제25권4호
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• pp.98-104
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• 2012

본 논문에서는 척추체 간 유합용 케이지의 응력방패현상을 감소시키기 위하여 강성 차이에 대한 연구를 수행하였다. 최근 의료 임플란트 분야에서는 탄소섬유강화 폴리머를 이용하여 좋은 결과를 보여 왔다. 그러나 생체 역학적으로 이 재료에 대하여 요추체의 안정성과 골 이식재가 받는 응력에 관련한 연구는 없었다. 따라서 이전에 유효화한 요추체 (L2-L5) 비선형 유한 요소 모델을 이용하여 L4-L5 분절의 케이지의 강성 차이에 따른 효과를 알아보기 위하여 탄소섬유강화 폴리머와 티타늄 케이지를 이용한 후방 요추체 유합 모델을 만들었다. 자가골 보다 강성이 작은 탄소 섬유강화폴리머 케이지는 인접 분절의 하종판에 응력이 적게 걸리며, 골 이식재에 응력은 증가시켰다. 위의 결과로 탄소섬유강화 폴리머 케이지는 응력 방패 현상을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 골 유합률을 증가시킬 수 있다.

• 구강회복응용과학지
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• 제22권1호
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• pp.37-53
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• 2006

Purpose: The purpose of this study was to investigate the influences of the jaw dimension on the bone stress. Materials and Methods: Root analogue implant of Frialit-2 Synchro model in the jaw bone of various thickness from 8mm to 13mm were modelled axisymmetrically for a series of finite element analyses. As load conditions, non-axisymmetric lateral load of 20N and an oblique load of 50N, as well as an axisymmetric vertical load of 50N were taken into consideration. Results: The cervical area of implant under the axisymmetric load and the base cortical bone under the non axisymmetric load condition were the areas of main concern where the higher level of stress were likely to be obtained. Conclusion: The results indicated that at the two concerned areas drastically different stress distribution could take place as a function of the load conditions. Under the vertical load, the lower level of stress was observed for the narrow jaw bone at the cervical cortical bone whereas stress at the base cortical bone remained virtually unchanged. Under the non axisymmetric load condition, however, the stress at the base cortical bone increased very rapidly as the jaw bone width increased without inducing any significant change in the stress level at the cervical area.