• 대한치과기공학회지
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• 제46권2호
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• pp.21-27
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• 2024

Purpose: This study aimed to analyze the stress distribution and deformation in implant abutments made from titanium (Ti-6Al-4V), zirconia, and polyetheretherketone (PEEK), including their screws and fixtures, under various loading conditions using finite element analysis (FEA). Methods: Three-dimensional models of the mandible with implant abutments were created using Siemens NX software (NX10.0.0.24, Siemens). FEA was conducted using Abaqus to simulate occlusal loads and assess stress distribution and deformation. Material properties such as Young's modulus and Poisson's ratio were assigned to each component based on literature and experimental data. Results: The FEA results revealed distinct stress distribution patterns among the materials. Titanium alloy abutments exhibited the highest stress resistance and the most uniform stress distribution, making them highly suitable for long-term stability. Zirconia abutments showed strong mechanical properties with higher stress concentration, indicating potential vulnerability to fracture despite their aesthetic advantages. PEEK abutments demonstrated the least stress resistance and higher deformation compared to other abutment materials, but offered superior shock absorption, though they posed a higher risk of mechanical failure under high load conditions. Conclusion: The study emphasizes the importance of selecting appropriate materials for dental implants. Titanium offers durability and uniform stress distribution, making it highly suitable for long-term stability. Zirconia provides aesthetic benefits but has a higher risk of fracture compared to titanium. PEEK excels in shock absorption but has a higher risk of mechanical failure compared to both titanium and zirconia. These insights can guide improved implant designs and material choices for various clinical needs.

• 대한치과보철학회지
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• 제30권3호
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• pp.457-478
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• 1992

Electrical resistance strain gauges, brittle-coatings, Moir'e fringe analysis, photoelasticity methods, etc, have been employed in the study of stress analysis and three-dimensional photoelasticity method used in this experiment. The author fabricated a total of 24 samples of maxillary and mandibular edentulous ridges with normal and sharp shapes using epoxy resin, one of the photoelastic materials. In addition, complete denture made from artificial resin teeth in other twoo sizes, large and medium size, were affixed to the specimens and attached to an articulator. The following results were attained by cutting 9 slice specimens into 6mm thick portions, in accordance with the three dimensional photoelastic stress freezing method, to analyze stress distribution status under specific static loading in the central, lateral and protrusive occlusions of the shape of edentulous ridge. 1. In the case of central occlusion, when complete resin artificial teeth in large and medium sizes were used on normal and sharp alveolar ridges, high stress distribution was broadly shown in the labio-buccal sides, and low and concentrated in the lingual sides, in all cases. Generally, the highest stresses were shown at the top of the alveolus, or at 2mm below the top of the alveolus, particularly in the specimen 2, 3, and stresses were more or less the same in the symmetrical right and left sides. 2. In the case of lateral occlusion, when the same load was applied, high stresses were shown broadly at the working sides in both the labio-buccal and lingual sides, and low and concentrated at the balanced sides. The highest stresses were shown in the top of the alveolus on the working sides in specimen 2 portion, and the lowest stresses at the balanced sides in specimen 6, slightly higher stresses were shown at retromolar parts in the balanced sides. 3. In the case of protrusive occlusion, high stresses were broadly shown at the labio-buccal sides, and slightly higher stresses at the top 2, 4, and 6mm parts of the alveolus with concentration. The highest stresses were shown in specimen No. 5 and the lowes stresses in specimen 1, 9 and stresses were more of less the same at the symmetrical right and left sides.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제34권2호
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• pp.145-153
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• 2009

본 연구에서는 측정장치의 compliance유무가 복합레진의 중합수축응력 측정에 미치는 영향을 알아보았다. 변위센서, cantilever load cell과 부궤환 (negative feedback) 시스템을 적용하여 compliance를 허용하는 것과 허용하지 않는 두 가지 모드로 중합수축응력의 측정이 가능한 stress-strain analyzer를 제작하였다. 한 종의 flowable (Filtek Flow: FF) 복합레진과 두 종의 universal hybrid (Z100: Z1 and Z250: Z2) 복합레진이 사용되었다. Load cell의 끝과 base plate에 고정된 직경 3.0 mm의 금속 막대에 silane을 처리하였다. 1.0 mm의 거리로 고정한 두 개의 금속 막대 사이 에 복합레진을 적용한 후 광중합을 하였다. 복합레진의 수직 중합수축률과 중합수축응력을 10 분 동안 기록하였고 인장탄성계수도 구하였다. 통계처리는 일원분산분석과 paired t-test를 시행하였고 95% 유의수준에서 Tukey's test로 사후 검정하였다. 측정된 중합수축 응력은 재료와 compliance의 유무에 따라 큰 차이를 보였다. Compliance를 허용한 모드에서 중합수축응력은 FF: 3.11 (0.13)이 가장 컸으며 Z1: 2.91 (0.10), Z2: 1.94 (0.09) Mpa의 순서였다. 측정장치의 compliance를 허용하지 않은 경우에는 Z1 17.08 (0.89)이 가장 컸고 FF: 10.11 (0.29), Z2: 9.46 (1.63) MPa의 순이었다. 또한 Z1, Z2, FF의 인장탄성계수는 각각 2.31 (0.18), 2.05 (0.20), 1.41 (0.11) GPa 이었다. 중합수축응력은 compliance mode에서는 복합레진의 수직 중합수축률이 주요 영향 요인이었으며, compliance를 배제한 모드에서는 탄성계수의 효과가 지배적이었다.

• 대한치과교정학회지
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• 제37권6호
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• pp.407-420
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• 2007

교정 치료에서 발치공간 폐쇄는 치열을 이루는 모든 치아의 연속적인 이동으로 이루어지므로 그 기전은 복잡하다. 특히 전치부 치축을 적절히 유지하면서 구치부 고정원을 조절하는 과정은 정교함을 요하기 때문에 입체적 분석을 통한 치아이동 양상에 대한 이해가 필요하다. 지금까지의 유한요소 분석은 초기 응력분포를 관찰하여 치아 이동양상을 예측해 보는데 그쳤지만 이러한 양상만으로 정확한 치아이동 결과를 추정하는 데에는 한계가 있었다. 따라서 본 연구에서는 3차원 유한요소 모델을 이용하여 상악 제1소구치 및 제2소구치 발치공간 폐쇄 시 전치부와 구치부의 입체적인 이동 양상을 단계별로 비교하여 그 기전을 규명하고자 하였다. 자연치의 크기 및 형태를 갖는 상악 치아들과 브라켓, 교정용 호선 및 치조골부를 3차원 레이저 스캐너로 스캐닝한 후 사면체 요소의 유한요소 모델을 제작하였다 $0.017"{\times}0.025"$ 스테인레스 강 호선에 제작된 bull 루프 후방에 $10^{\circ}$ gable bend를 부여하고 한 번에 2 mm씩 12회 활성화시켜 발치공간을 폐쇄시켰다. 그 결과 제1소구치를 발치한 경우 제2소구치 발치에 비해 전치부의 후방 이동량이 많았으며 구치부의 전방 이동량은 더 적게 나타났다. 전치부에서는 제f, 2소구치 발치 모두 비슷한 미약한 정출을 동반하였고 치축의 변화량은 제1소구치 발치에서 더 크게 나타났다. 또한 제2소구치 발치 시 고정원의 협측 이동량이 더 크게 나타났다

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제26권1호
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• pp.86-94
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• 2001

기존의 광중합기는 높은 광강도를 제공함으로써 광중합 복합레진을 최대한 단축된 시간내의 중합을 목표로 하였다. 이러한 높은 광강도는 복합레진의 중합깊이, 중합률면에서는 우수하나 중합 반응속도가 빠름으로 인해 중합시 응력 발생이 높아진다는 일련의 보고가 있다. 최근에는 광중합 속도를 늦춤으로써 변연적합도 및 중합시 응력 발생을 낮추는 새로운 중합방법들이 제시되고 있다. 이에 본 실험에서는 광조사 강도의 변화가 광중합 복합레진의 중합반응 과정에 미치는 영향 및 중합된 복합레진의 중합률에 대한 영향을 분석하고자 하였다. 5개의 혼합형 광중합 복합레진 (Z-100, Spectrum, Z-250, Clearfil AP-X, P-60)을 사용하였으며 중합시 적용된 광조사 강도에 따라 6개의 실험군으로 정의하였다. 실험군과 이에 따른 광조사 방법은 다음과 같다. 1군은 110mW/$\textrm{cm}^2$로 40초 중합, 2군 210mW/$\textrm{cm}^2$로 40초 중합, 3군 410mW/$\textrm{cm}^2$로 40초 중합, 4군 620mW/$\textrm{cm}^2$로 40초 중합, 5군 110mW/$\textrm{cm}^2$로 10초 중합 후 1분 뒤 620mW/$\textrm{cm}^2$로 30초 중합, 6군 210mW/$\textrm{cm}^2$로 10초 중합 후 1분 뒤 410mW/$\textrm{cm}^2$로 30초 중합하였다. 광중합시 중합 반응 양상에 관한 분석은 시차주사 열계량기를 이용하여 37$^{\circ}C$ 항온상태에서 10분간의 열흐름곡선을 기록하였다. 기록된 열흐름곡선에서 중합 반응시 나타나는 중합열 및 최대 중합열에 이르는 시간을 기록하여 중합반응 속도를 측정하였다. 중합된 복합레진의 중합률은 Fourier Transform Infrared Spectrometer(FTIR)를 이용하였으며 2mm 두께의 복합레진 하방에서의 중합률을 측정하였다. 측정된 결과는 ANOVA 및 Student-Newman-Keuls 방법을 이용하여 유의성을 검증하였다. 실험결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 광중합 복합레진 중합시 광조사 강도가 증가할수록 중합열은 증가하였으나 통계적 유의성은 보이지 않았다 (p>0.05). 2. 최대 중합열에 이르는 시간은 광조사 강도가 증가할수록 단축되었다. 이단계 중합방법을 사용한 경우 중합반응 속도를 감소시킬 수 있음을 보였다. 3. 광조사 강도가 증가할수록 중합률은 증가하였다. 이단계 중합방법을 사용한 경우 연속적인 고광강도를 사용한 경우와 유사한 높은 중합률을 보였다. 4. 중합률면에서 광중합복합레진의 중합시 400mW/$\textrm{cm}^2$ 이상의 광강도가 필요한 것으로 나타났다.

• 대한치과교정학회지
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• 제41권5호
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• pp.324-336
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• 2011

전치의 후방 견인 시 적절한 치아 이동 상태 조절은 필수적이다. 설측 장치를 이용한 레버 암 길이의 조절을 통하여 치아 이동에 관한 연구는 있었으나 3차원적인 변위 양상에 대한 연구는 많이 이루어지지 않은 실정이다. 이에 본 연구는 상악 전치부의 레버 암(lever arm)의 길이를 5 mm 단위로 20 mm까지 증가시켰으며 대구치와 TPA (trans palatal arch) 상에 있는 견인 훅(hook)의 위치를 달리 하여 200 gm의 후방 견인력을 가했을 때 나타나는 치아 변위 양상과 응력분포를 3차원적 유한요소분석을 통하여 알아보고자 하였다. 이를 위하여 아시아 성인의 표본조사를 통해 제작된 치아모형(Nissan Dental Product, Kyoto, Japan)을 3차원적으로 스캐닝한 후 상악치아, 치주인대, 치조골에 대한 유한요소 모델을 제작하였다. 각 치아의 절단연과 치근첨의 이동량을 x, y, z 좌표에서 각각 계산하여 치열의 변위 양상을 분석하고 von Mises 응력 분포를 계측하였다. 연구 결과, 정상 교합 모형의 레버 암 길이가 15 mm, 20 mm인 경우 전치 절단연과 치근첨의 설측 변위가 유도되었다. 본 실험의 조건 중 20 mm에서 치근첨의 설측 변위는 최대로 나타났다. 구치부 견인 훅이 치근첨에 있을 때 대구치 치관은 원심 방향으로 변위되었다. 또한 레버 암의 길이가 20 mm인 경우 전치부의 정출은 미약하였고 견치 치관은 협측 방향으로 전위되었다. 이 때 구치부 견인 훅의 위치가 TPA의 구개 중앙 측에 있을 때보다 가장자리 측에 있을 때 견치 치관은 더 많이 전위되었다. 이상의 결과를 토대로 설측 장치를 이용한 상악 6전치의 후방 견인 시 레버 암의 길이가 길고 구치부 견인 훅의 위치가 구개 중앙부에 있을 때 전치부 절단연(incisal edge)의 정출 없이 견치의 측방 전위 및 전치부 절단연과 치근첨의 설측 변위가 공히 나타남을 알 수 있었다.

• 대한치과교정학회지
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• 제28권1호
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• pp.61-74
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• 1998

하악 제1대구치가 상실되고 하악 제2대구치가 근심으로 경사된 경우 이를 직립 시키기 위하여 직립 스프링을 사용하였을 때 초기에 나타나는 응력 분포와 치아의 변위 양상을 살펴보고 여러 조건하에서의 변화를 비교, 분석하여 바람직하지 못한 치아 이동을 감소시키기 위한 방안을 모색하고자 본 연구를 시행하였다. 3차원 유한요소법을 이용하여 하악 치아, 치근막과 치조골의 형태와 물리적 특성을 컴퓨터로 재현시키고 브라켓을 모형화하여 치아에 부착한 후 helical spring, root spring, T-loop, modified T-loop, box loop등 5가지 형태의 스프링을 beam 요소로 모형화하여 적용시켜 유한요소 모델을 제작하였다. 스프링의 형태, cinch-back 여부, activation 양, tip-backbend의 크기에 따른 차이를 보기 위하여 여러 조건하에서 탄선 적용시 나타나는 힘과 모멘트, 치아이동 변위를 개개치아의 FA point에서 계측하여 비교, 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. Helical spring과 root spring 적용시 하악 견치와 제1소구치의 압하가 일어났고, 하악 제2대구치의 원심이동과 정출, 원심회전이 일어났다. 2. T-loop, modified T-loop, box loop 적용시 하악 제2소구치의 압하와 원심이동이 일어났고, 하악 제2대구치의 직립에 필요한 원심이동과 원심회전은 T-loop에서 가장 크게 나타나고, box loop에서 가장 작게 나타났다. 3. T-loop에서 cinch-back을 한 경우 하악 제2대구치 치관의 원심이동과 원심회전은 약간 감소하였으나, 치아의 정출도 동시에 감소하였다. 4. T-loop에서 activation양을 증가시킴에 따라 하악 제2대구치의 근심이동이 점차 증가하여 공간폐쇄 경향을 보였고, 치관의 원심회전 역시 점차 증가하였으나, 하악 제2소구치의 원심 이동도 약간 증가하였다. 5. T-loop에서 tip-back bend의 양을 증가시킴에 따라 하악 제2대구치의 직립에 필요한 원심이동과 원심회전이 점차 증가하였으나, 치아의 정출은 더욱 급격히 증가하였다.

• 대한치과교정학회지
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• 제25권5호
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• pp.543-555
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• 1995

골격성 부정교합에 대한 악정형 치료시, 바람직한 악정형 효과를 얻기 위해서는 악정형 장치의 역학 현상에 대한 분석이 필요하다. 상악의 저성장에 기인한 골격성 III급 부정교합의 치료를 위한 상악골의 전방견인시 바람직한 견인력 방향과 견인 위치를 알아보기 위해, 성인 두개골을 대상으로 3차원 유한 요소 모델을 제작하여, 제1소구치와 제1대구치에서 각각 교합평면에 평행 또는 $20^{\circ}$ 하방으로 500g의 전방 견인력을 주어 상악골체의 각 부분에서 응력과 변위를 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 모든 경우 상악골이 반시계 방향으로 회전하는 양상을 보였다. 2. 견인력 방향에 따른 상악골의 회전은, $20^{\circ}$ 하방으로 견인하는 경우가 평행하게 견인하는 경우보다 더 적었다. 3. 견인 위치에 따른 상악골의 회전은, 평행하게 견인시에는 견인 위치가 제1대구치일 때가, $20^{\circ}$ 하방으로 견인시에는 제1소구치일 때가 더 적었다. 이상의 결과 견인력 작용선이 상악골체의 저항 중심점에 가장 근접하여 반시계 방향으로의 변위가 가장 적게 일어난 제1소구치에서 $20^{\circ}$ 하방으로 견인한 경우가 바람직한 견인력 방향과 견인 위치로 판단되었다.

• 구강회복응용과학지
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• 제18권3호
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• pp.145-155
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• 2002

본 연구에서는 knitted glass fabric 강화 레진에 대한 치과보철소재로서의 적용가능성을 평가하기 위한 목적으로, 가장 높은 수준의 교합하중이 작용하게 되는 구치부 3본 고정성국소의치에 이 재료를 사용하는 경우에 대해 해석을 수행하였다. 우선 구치부3본 고정성국소의치에 대해 knitted glass fabric 강화 레진을 적용한 두 가지 설계 개념을 상정하였고, 각 설계형상에 대한 유한요소해석을 하였다. 강도 평가를 위해서75N의 생리적인 반복 수직 교합 하중 조건을 부여, 보철물에 유도되는 국소응력을 피로강도측면에서 고찰하였다. 각각의 설계에는 knitted glass fabric을 모재로 하고 보강재로 unidirectional 형의 glass 복합재가 사용되었다. 본 연구에서 개념설계 된 두 가지의 3본 고정성국소의치는 수직 교합 하중 75N 에 대해 충분한 강성과 강도를 가진 것으로 분석되었다. 가공치와 knitted caps사이의 연결 부위에서 국소적인 응력 집중이 관찰되었으나 그 크기는 재료의 피로강도 범위 이내였으며 국소적인 설계변경을 통하여 응력분포를 더욱 개선할 수 있을 것으로 추정하였다. 본 연구를 통해 knitted glass fabric 은 새로운 치과 보철 소재로서의 그 가능성이 기대된다.

• 대한치과교정학회지
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• 제34권4호
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• pp.303-312
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• 2004

전치의 후방 견인시 교정력은 치아의 저항중심에서 벗어난 브라켓을 통해 적용되기 때문에 바람직하지 못한 경사이동이 발생하게 되고 이를 방지하기 위한 여러 가지 방법 중 호선에 curve나 전치부 호선에 치근 설측 토그를 부여하는 방법이 많이 사용된다. 이에 본 연구는 combination loop archwire와 hook을 이용한 활주역 학을 이용하여 전치를 후방 견인 시, compensating curve를 0도, 15도, 30도 부여하고, 이 때 나타나는 효과를 광탄성법으로 비교 연구하기 위하여 치아와 치조골 모형을 광탄성 모형으로 대체시키고 와이어와 브라켓을 주어진 조건으로 위치시 킨 후 편광판을 이용하여 초기 응력 상태를 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. Combination loop archwire와 활주역학으로 전치를 후방 견인 시 compensating curve가 0도, 15도, 30도로 증가할수록 전치부 치근단 부위의 최대 무의차수가 감소하였다. 2. Combination loop archwire와 활주역 학으로 전치를 후방 견인 시 compensating curve가 0도, 15도, 30도로 증가할수록 견치와 소구치 부위의 최대 무의차수가 증가하였다. 3. Combination loop archwire로 전치를 견인할 때보다 동일한 힘을 사용하여 활주역 학으로 견인할 때 전치부 치근단 부위에서 다소 낮은 무의차수를 나타내었다. 이상의 결과에서 Combination loop archwire와 활주역학을 이용한 상악전치의 후방 견인시 견인방법에 큰 차이 없이 호선에 부여한 compensating curve는 전치의 설측 경사이동 양상을 어느 정도 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 힘의 적용위치가 저항중심에 더욱 가까운 hook을 이용한 활주 역학이 전치의 설측경사 방지에 더 효과적일 것으로 판단된다.가 높게 나타나는 현상을 부분적으로 설명하여 주는 것으로 사료된다.용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 보인다.ing할 경우, arch perimeter의 증가량은 Curve of Spee의 최대 길이의 1/2보다 적게 나타났다.$(_{60}PBS)$는 전단결합강도(SBS)의 $34\%$ 수준이었으며, 인장결합강도(TBS)에 대해서는 $61\%$ 수준이었으며, Non-etched Foil-Mesh base에서 최저 Peel 결합 강도$(_{60}PBS)$는 전단결합강도(SBS)의 $34\%$ 수준이었으며, 인장결합강도(TBS)에 대해서는 $55\%$ 수준이었다. 4. 단위 면적 당 결합강도에 있어서 전단결합강도(SBS)와 인장결합강도(TBS) 및 $75^{\circ}\;와\;90^{\circ}$ peel 결합강도는 Micro-Loc base와 Chessboard base에서 차이 가 없었으며 Non-etched Foil-Mesh base에서 가장 작았고(p<0.05), $0^{\circ},\;15^{\circ},\;30^{\circ},\;60^{\circ}$ peel응력을 적용한 결과 Chessboard base에서 가장 큰 Peel결합강도를, Non-etched Foil-Mesh base에서 가장 작은 결합강도를 보였다(p<0.05).았다. 6. 주사전자현미경으로 본 표면은 모든 제품에서 생산과정 중에 보이는 압흔과 pitting이 관찰되는데, 진성기업의 Stainless Steel은 가늘고 긴 압흔이 있으며 비교적 매끄러운 표면을 보이고, Unitek사의 경우 압흔과 함께 pitting 이 관찰되며, Ormco Stainless Steel의 경우 불규칙한 pitting이 다수 존재했다