• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.76-76
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• 2017

Ni-Ti 파일은 근관치료 시 근관형성에 사용되며 근관계 내 조직 잔사와 세균 을 포함한 모든 내용물을 제거하고 미세누출이 생기지 않도록 성공적으로 근관충전을 할 수 있는 근관의 형태를 만드는데 사용된다. Ni-Ti 파일은 수동형 파일처럼 날이 풀어지거나 예각으로 꺾이는 등 시각적으로 나타나는 파일의 피로도나 손상정도를 인지하기 어려워 파일이 근관 내에서 부러지는 것을 막기가 어렵다. Ni-Ti 파일은 육안으로 관찰 할 수 있는 구부러짐이나 풀림 등의 소성변형 없이 기구의 탄성한계 내에서 갑작스럽게 파절되는 경우가 있는데, 이는 만곡 근관 내에서 기구가 회전하는 동안 만곡의 안쪽에는 압축응력이, 만곡의 바깥쪽에는 인장응력이 반복적으로 가해짐으로써 파절의 표면에 미세 파절과 균열이 발생하고 전파되어 결국 피로파절(fatigue fracture)을 야기하게 된다. 또한 Ni-Ti파일이 반복응력을 받으면 균열이 형성되면서 파절이 야기되며 연성파절(ductile fracture) 양상을 나타낸다고 보고하였다. Ni-Ti 파일을 이용한 피로파절에 대한 이전의 연구에서는 파일의 직경이나 경사도 (taper), 단면 형태 및 회전속도, 표면결함 등이 파절에 영향을 미친다고 보고되고 있다. 사용하지 않은 Ni-Ti파일을 구부려 응력을 가 한 상태에서 주사전자현미경으로 관찰한 결과 기계 가공 과정에서 발생한 균열, 미세 결함, 긁힌 자국 및 불균질성 등이 원인으로 알려져 있다. 따라서 본 연구발표에서는 표면결함을 최소화하고 기구의 회전응력 하에서 피로파절저항성을 향상시키기 위한 방법에 대하여 알아보고자 한다.

• 구강회복응용과학지
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• 제26권3호
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• pp.297-309
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• 2010

보철물의 실패는 파절로 인해 다수 발생하게 되지만 파절 발생시 그 원인을 파악하는 것은 어렵다. 보철물의 실패를 예방하고 예후를 예측하기 위해 보철물의 원인을 분석하는 것이 중요하며, 원인을 밝히기 위해 파절면 분석을 시행하게 된다. 파절면 분석은 파절면 뿐 아니라 주위 환경(응력 상황)에 대한 분석이 동반되며, 이를 이용하여 균열 진행, 파절 양상, 파절 원인 등을 파악하게 된다. 이 연구의 목적은 임상적으로 기능 후 파절된 임플란트 고정체의 파절면 분석을 시행하여 파절 기전 및 파절 원인(하중 양상)을 밝히는 것이다. 파절된 임플란트 고정체는 3년간 강릉-원주 대학교에 임플란트 고정체의 파절을 주소로 내원한 환자를 대상으로 수집하였다. 먼저 임상 및 방사선 사진 분석을 하였으며, 시편 세척 과정을 거쳐 주사 전자 현미경을 이용한 파절면 분석을 시행하였다. 임플란트 파절면 분석 시 피로 줄무늬, 벽개 파절 등의 파절 지표를 통해 피로 파절로 인해 파절이 발생되었음을 확인할 수 있었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제50권3호
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• pp.156-161
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• 2012

연구 목적: 일체형의 o-ring type 미니 임플란트 고정체의 직경에 따른 파절강도의 차이를 비교하고자 한다. 연구 재료 및 방법: 길이 13mm의 one body o-ring type의 미니 임플란트(Dentis, Daegu, Korea)를 직경 2.0, 2.5, 3.0mm 각각 5개씩 준비하였다. Instron universal testing machine에 수직면에서 30도 각도로 샘플을 위치시키고 off-axis loading을 가하여 영구변형이 일어난 하중 값을 파절강도로 하고 5개의 시편의 평균을 구하여 각 직경에 따른 임플란트의 고정체의 파절강도를 비교하였다. 또한, 각 직경마다 3개의 시편을 준비하고 동적하중 피로 시험기를 이용하여, 파절이 발생할 때까지 파절강도의 80%, 60%, 40%의 loading을 가하여 파절되는 cycle수를 측정하여 각 직경의 피로 파절을 분석하였다. 추가적으로 총의치의 평균 저작력인 43 N의 하중을 가하여 파절되는 cycle 수를 측정하였다. 각 군간의 차이를 검증하기 위해서 일원분산분석(one-way ANOVA test)을 시행하였고, 통계처리는 SPSS ver.12 (SPSS Inc. Chicago, IL, USA) 을 이용하여 실시하였다. 결과: 직경 3.0mm의 미니 임플란트는 평균 $276.0{\pm}13.4N$의 압축력을 받았을 때 영구 변형이 일어났고 직경 2.5mm 미니 임플란트가 $149.0{\pm}6.1N$, 2.0mm 미니 임플란트가 $101.5{\pm}14.6N$일 때 영구 변형이 일어났다. 각 군간의 파절강도에는 유의한 차이가 있었다(P<.001). 총의치의 평균 저작력 하중에서 실시한 피로 파절 실험 결과, 세직경 모두 $5{\times}10^6cycle$까지 파절이 일어나지 않았다. 결론: 미니 임플란트의 정적 하중 하에서 최대 압축강도는 직경이 증가할수록 유의적으로 증가하였다. 최대 압축강도는 세 직경 모두 총의치의 평균 저작력 보다는 크나 최대 교합력보다는 직경 3.0mm에서만 크게 나타났다. 총의치의 평균 저작력 하중에서 실시한 피로 파절 실험 결과, 세 직경 모두 파절이 일어나지 않았다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제34권5호
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• pp.424-429
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• 2009

본 연구의 목적은 니켈 티타늄 전동파일의 피로 파절에 파일의 단면 형태가 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 6 종의 ProFile (Dentsply), Mtwo (VDW), K3 (SybronEndo), Heroshaper (MicroMega), NRT (Mani), Alpha system (KOMET) 니켈-티타늄 전동 파일(ISO 30 size/.04 taper)을 각 10개씩 실험군으로 배정하고 실험을 진행하였다. 니켈 티타늄 전동파일에 반복적인 장력과 압축력을 재현시킬 수 있는 피로파절 실험기(Denbotix)와 연결된 토크 조절 전동모터(Aseptico)에 각 군의 파일을 연결하여 300rpm 속도로 만곡도가 60도이고 5mm의 반경을 가진 인공 금속 근관 내를 6 mm pecking depth로 작동시켰다. 각 파일의 파절시간을 측정하고 통계 분석하여 유의성을 분석하였으며, 각 군의 파절된 모든 파일의 파절면을 주사전자현미경을 이용한 fractographic analysis를 통해 파절 역학을 규명하였다. 또한 각 군에서 3개의 사용하지 않은 새 파일을 clear resin에 매몰하고tip에서부터 3mm 지점을 횡절단하여 Image-Pro Plus (Imagej 1.34n, NIH) 소프트웨어로 절단면의 단면적을 측정하고 단면적의 크기와 피로 파절과의 상관성도 평가하였다. 실험 결과 NRT와 ProFile이 다른 실험군에 비해서 유의성 있게 높은 피로 파절 저항성을 보였다(P < .05). 또한 파일의 단면적은 피로파절 저항성과 통계학적인 유의성은 보이지 않았다. Fractographic analysis 결과 모든 시편에서 파절면은 ductile fracture와 brittle fracture가 혼재된 양상으로 나타났다. 결론적으로 니켈 티타늄 전동 파일의 단면적의 크기는 피로파절 저항과는 상관성이 적었다.

• 구강회복응용과학지
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• 제26권2호
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• pp.121-143
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• 2010

본 연구의 목적은 임플란트 형태 및 골 흡수가 피로 파절에 미치는 효과를 평가하는 것이다. 오스탬 임플란트 4가지 형태 즉 외부 연결 평행형, 내부 연결 평행형, 외부 연결 첨형, 내부 연결 첨형 선정하고, 8개 군으로 분류하였다. 또한 식립 높이에 따른 피로 수명 변화 조사하기 위하여 시료 고정 지그 표면으로부터 고정체를 각각 2mm, 4mm 노출시켜 피로 시험을 시행하였다. 피로 파절 실험은 하중 조건을 최대 하중 600N, 최소 하중 60N으로 하였으며, 스테인리스 스틸로 지그 제작하여 동적 하중 피로 시험기에 연결하고 고정 후 실온에서 14Hz로 실험하였다. 고정체, 지대주 나사 파절 양상, 파절 위치 등 관찰하기 위해 주사전자현미경 사용하였으며, 유한 요소 분석 하여 고정체, 지대주 나사에 나타나는 응력 분포, 파절면 양상 비교 분석하여 다음의 결과를 얻었다. 1. 고정체를 2mm 노출시켜 피로 시험시 첨형 임플란트 피로 수명이 평행형보다 높고, 외부 연결형이 내부 연결형보다 높았다. 2. 고정체를 4mm씩 노출시켜 피로 시험시 평행형 임플란트 피로 수명이 첨형보다 높고, 외부 연결형 임플란트 피로수명이 내부 연결형보다 높았다. 3. 고정체 노출 높이가 2mm인 경우 내부 연결형은 모두 지대주 몸체, 고정체 육각부 접하는 경계부에서 수평으로 피로 파절 발생하였고, 외부 연결형은 고정체 육각부에서 고정체 나사부 방향으로 경사지게 또는 고정체 사공 간부에서 피로 파절 발생하였다. 고정체가 4mm 노출된 경우 임플란트 종류 무관하게 지대주 나사 첨부 고정체 사공간부에서 주로 발생하였다. 4. 피로 파절면 관찰은 모든 군에서 피로 줄무늬를 보였으며 취성파괴 특징인 벽개파면, 연성파괴 특징인 딤플무늬 등이 혼재되어 나타났다. 5. 압축력 받는 협측 유효 응력이 인장력 받는 설측보다 높고, 고정체에 작용하는 유효 응력이 지대주 나사에 작용하는 것보다 높았으며, 고정체에 작용하는 최대 유효 응력은 평행형에서 높았다. 따라서 교합력 많이 받는 구치부에서 내부 연결형 임플란트 식립시 각별한 주의 필요하다고 사료된다.

• 구강회복응용과학지
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• 제28권1호
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• pp.57-66
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• 2012

본 연구는 ProTaper Universal에 의도적으로 부여한 내부 응력이 피로 파절에 미치는 영향을 평가하였다. 25 mm 길이의 S1, S2, F1, F2, F3, F4 그리고 F5 파일을 내부 응력을 부여하기 위해서 Endo-Training-Bloc (Dentsply Maillefer)에 auto-stop 될 때까지 속도 300 rpm, 토크 1.0 Ncm의 값으로 밀어 넣었다. 부여한 내부 응력의 횟수에 따라 각각 Stress 0 군(대조군), Stress 1 군, Stress 2 군 그리고 Stress 3 군으로 분류하였다. 경사진 유리판을 사용하였고 파일 파절 시간을 측정하였다. 모든 파일에서는 Stress 3 군은 대조군에 비해 Ni-Ti 파일의 파절 시간이 감소하였고 F2와 F3에서 모든 실험군은 대조군에 비해 파절 시간이 감소하였다. F4와 F5에서 Stress 2 군과 Stress 3 군이 대조군에 비해 파절 시간이 감소하였다. ProTaper Universal의 피로 파절은 파일에 축적된 내부 응력에 의해 영향을 받는다.

• 대한치과보철학회지
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• 제47권4호
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• pp.424-434
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• 2009

연구목적: 임플란트는 수직교합 하중에는 비교적 잘 견디나 측방하중에 대해서는 약한 역학적 성질을 갖고 있으므로 임플란트의 재료 특성과 기하학적 형태에 따른 응력 분석 연구의 필요성이 제기되고 있다. 연구재료 및 방법: 외부육각구조를 갖는 28개의 임플란트를 7개씩 4군으로 나누어 그 제품에 적합한 UCLA gold abutment를 이용해, 제3형 금합금으로 보철 물을 제작하였고, A군 (3i, FULL $OSSEOTITE^{(R)}$-Implant), B군 (Nobelbiocare, Branemark $System^{(R)}$Mk III Groovy RP), C군 (Neobiotec, $SinusQuick^{(TM)}$ EB), D군 (Osstem, US-II)으로 분류하였다. 고정체와 지대주나사, 지대주를 연결한 후 수직적으로 절단하여 연마한 후 미세경도계를 이용하여 10군데에서 경도측정을 실시하였고, 동적하중 피로시험기를 이용하여 60-600 N범위로 파절시까지 동적 하중을 가하였다. 주사전자현미경을 이용하여 지대주나사 및 고정체의 파절 양상과 파절 위치 등을 관찰하였고, 유한요소분석을 통해 고정체와 지대주 나사에 나타나는 응력 분포와 파절면을 비교 분석하였다. 결과: 1.고정체 경도는 A, B, C, D군에서 각각 245.3, 289.7, 281.3, 300.4 Hv로 D군이 가장 높았고, A군이 가장 낮았다. 지대주 나사의 경도는 A, B, C, D군에서 각각 340.00, 317.62, 306.5, 306.2 Hv로 A군이 가장 높고, D군이 가장 낮았다. 2. 모든 실험군에서 임플란트 고정체의 파절은 응력이 집중되는 고정체 3-4번째 나사산 홈 (valley) 부위 또는 내면의 사공간부와 일치하는 부위에서 발생되었고, 피로수명은 A, B, C, D군에서 각각 31585, 47311, 30141, 105371로 D군이 가장 높았으며, A, B, C군과는 유의한 차이가 있었다(P<.05). 3. 파절양상은 B군과D군에서는 고정체와 나사 모두에서 수직 (longitudinal)파절과 수평 (transverse)파절이 동시에 일어나는 복합 (complex mode) 파절이 관찰 되었고, A와 C군에서는 고정체에서 수평 (transverse mode) 파절만이 관찰되었다. 4. 유한요소분석 결과 인장응력이 가장 높은 고정체 표면부에서 피로 균열이 시발되어 압축응력이 가장 높은 반대편 부위로 피로균열이 전파되었으며, 최대 유효 응력값은 C군이 가장 높았고, B군에서 가장 낮았다. 결론: 피질골 높이와 일치하는 임플란트 고정체 부위에서 최대 인장 주응력이 발생되며, 고정체 사공간부 (dead space)가 최대 인장 주응력이 작용하는 지그 표면과 일치할 때 피로파절이 발생되었다. 따라서 악골에 식립된 임플란트의 신뢰성을 향상시키고 수명을 증대시키기 위해서는 가능한 임플란트 주위의 골소실이 일어나지 않도록 해야 할 것이나 골흡수가 일어나 사공간부 수준까지 진행된다면 임플란트의 파절 빈도가 증가될 수 있으므로 이에 대한 대처가 필요할 것으로 사료된다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제31권2호
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• pp.96-102
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• 2006

본 연구는 현재 시판중인 $Profile^{(R)},\;ProTaper^{(R)},\;K3^{(R)},\;Hero\;642^{(R)},\;Hero\;Shaper^{(R)}$를 단면을 비교하고 이들 5가지 NiTi 파일과 사용방법에 따른 피로 파절 소요 시간을 비교하고자 시행되었다. 각 NiTi전동파일의 치근단 1/3을 temporary resin에 매몰시키고 다이아몬드 표면처리된 버로 잘라내어, 초음파를 이용하여 세척 후, 주사전자현미경으로 단면을 관찰하였다. 주기적인 피로 실험을 수행하기 위해, 회전속도, pecking 거리를 자동적으로 조절할 수 있는 장치를 제작하고 파일을 만곡된 상태를 재현하기 위하여 15도 경사진 금속 토막에 위치시키고 분당 300회전의 속도로 회전시켜 파일이 파절될 때까지의 시간을 측정하였다. 사용방법에 따른 실험군은 동적군과 정적군으로 나누고 pecking 거리는 3 mm, 6 mm로 하였다. 실험결과 동적군 보다는 정적군의 피로파절 소요시간이 통계학적으로 유의차 있게 짧았으며 3 mm, 6 mm의 pecking distance에 따른 영향은 나타나지 않았다. 결론적으로 NiTi전동파일은 pecking motion으로 사용하는 것이 피로파절을 줄이는데 도움이 될 것으로 사료된다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제33권1호
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• pp.54-65
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• 2008

본 연구에서는 차아염소산나트륨 용액 및 고압증기멸균이 근관 치료용 Ni-Ti 파일의 주기적 피로 파절에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 파일 첨단 크기가 #30이고 .06 taper를 가지는 Hero $642^{(R)}$와 $K3^{(R)}$파일 70개를 10개씩 7개의 군으로 나누었으며, 6% 차아염소산나트륨 용액에 15분 (N15군), 30분 (N30군), 고압증기멸균은 $121\;^{\circ}C$의 온도, 0.12 MPa의 압력에서 20분간 시행하는 것을 일 회로 하여 5회 (H5군), 10회 (H10), 고압증기멸균 5회 후 차아염소산나트륨 용액 15분(H5N15), 고압증기멸균 10회 후 차아염소산나트륨 용액 30분 (H10N30) 처리 후 주기적 피로 파절 실험을 수행하여 파일이 파절될 때까지의 시간을 초 단위로 측정하였다. 대조군은 전처리를 하지 않고 주기적 피로 파절을 시행하였다. 95%의 신뢰도로 one-way analysis of varience를 이용하여 통계 처리하였으며, 다중 비교는 Tukey방법으로 분석하였다. 파일의 표면을 주사전자현미경으로 관찰하였다. 주기적 피로 파절에 소요된 시간은 Hero $642^{(R)}$는 각 군별로 유의할 만한 차이가 없었으며, $K3^{(R)}$는 N15, N30, H5N15군에서 대조군에 비해 짧은 시간이 소요된 것으로 나타났다 (p < 0.05). 주사전자 현미경에서 관찰했을 때 Hero $642^{(R)}$와 $K3^{(R)}$모두 N15, N30군에서 파일의 표면과 날이 부식이 되어 대조군에서 관찰된 일정 방향으로 배열된 정형화된 예리한 빗살무의가 부분적으로 파괴된 형태가 관찰되었으며, N15군에 비해 N30군에서 파일의 형태가 파괴된 양상이 뚜렷했으며, Hero $642^{(R)}$보다 $K3^{(R)}$가 심하게 부식된 양상이었다. H5군과 H10군에서는 $K3^{(R)}$ 파일은 날 부분이 무디어진 양상을 보였고, Hero $642^{(R)}$는 형태 파괴가 뚜렷하지 않았으나 H10군에서 표면의 빗살무늬가 약간 무디어진 양상을 보였다. H5N15군과 H10N30군에서는 그다지 뚜렷한 형태변화는 없었다. 본 연구 결과 $K3^{(R)}$파일을 사용 시에는 가능한 한 차아염소산나트륨에 적은 시간 노출시키는 것이 파일의 부식으로 인한 형태의 손상을 방지할 수 있고, 주기적 피로 파절에 걸리는 시간도 감소시킬 수 있을 것이다.

• 구강회복응용과학지
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• 제38권3호
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• pp.138-149
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• 2022

치과용 세라믹의 파절실험 후 파절이 발생한 원인을 분석하면 세라믹의 임상적용 가능성을 높일 수 있다. 파절원인을 파악하기 위한 파단면분석은 주사전자현미경 등 영상기술의 발달로 점차 널리 적용되고 있는데 이를 정확히 해석하기 위해서는 실험조건 설정이 중요하다. 파절시편이 오염되지 않도록 보관하고 세척하며, 관찰을 위해 금속 전처리가 필요하다. 파절은 양상에 따라 주로 금속에서 관찰되는 보조개모양 파절, 열개, 분리파손 및 세라믹에서 관찰되는 피로파절과 조가비 모양 파절이 있다. 세라믹의 주된 파절원인인 피로파절을 실험실에서 재현하기 위해 느린 균열성장을 관찰할 수 있는 동적 하중이 필수적이며 하중조건과 하중횟수 등을 적절히 설정해야 한다. 세라믹의 파단면에서 나타나는 대표적인 특징은 해클이며 다양한 해클의 형태를 잘 관찰하여 세라믹 파절의 원인과 과정을 분석할 수 있도록 하는 것이 필요하다. 파단면분석은 치과용 세라믹의 파절을 심층적으로 파악할 수 있는 유용한 방법이므로 정확한 실험과정을 따르고 결과해석에 유의해야 한다.