치관/고정체비에 따른 상악 구치부 임플란트 주변골의 응력 분포에 대한 3차원 유한요소법적분석

박종찬; 권긍록; 신상완

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치관/고정체비에 따른 상악 구치부 임플란트 주변골의 응력 분포에 대한 3차원 유한요소법적분석
Stress distribution in bone surrounding maxillary molar implants under different crown-to-fixture ratio: A 3D FEM analysis

대한치과보철학회지 2008년 46권 5호 p.479 ~ 489

박종찬, 권긍록, 신상완,

소속 상세정보

박종찬 ( Park Jong-Chan ) - 고려대학교 임상치의학대학원 고급치과보철학과
권긍록 ( Kwon Kung-Rock ) - 경희대학교 치과대학 치과보철학교실
신상완 ( Shin Sang-Wan ) - 고려대학교 임상치의학대학원 고급치과보철학과

KMID : 0362420080460050479

Abstract

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 수직하중과 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 splinting 이 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.

Statement of the problem: Under anatomical limitations on maxillary posterior region, a poor crown-to root ratio acting on dental implants can re-sult in undesirable stress in surrounding bone, which in turn can cause bone defects and eventual failure of implants.

Purpose: The purpose is tocompare stress distribution due to different crown-root ratio and effect of splinting between natural teeth and implants in maxillary molar area underdifferent loads.

Material and methods: Analysis of stress arising supporting bone of the natural teeth and the implant was made with 3-dimensionalfinite element method. The model simulated naturel teeth was made with 2nd premolar and 1st molar in the maxillary molar region (Model T). Themodel simulated implants placed on same positions with two parallel implants of Straumann Dental Implant cemented abutment (Model I). Eachmodel was designed in different crown-root ratio (0.7:1, 1:1, 1.25:1) and set cement type gold crown to make it non-splinted or splinted. After that,300 N force was loaded to each model in five ways (Load 1: middle of occlusal table, Load 2: middle of buccal cusp, Load 3: middle of lingual cusp,Load 4: horizontal load to buccal cusp of anterior abutment only, Load 5: horizontal load to middle of buccal cusp of each abutment), and stress dis-tribution was analyzed.

Results and conclusion: On all occasions, stress was concentrated at the cervical region of the implant. Under load 1, 2 and3, stress was not increased even when crown-root ratio increases, but under load 4 and 5, when crown-root ratio increases, stress also increased. Therewas difference in stress values between natural teeth and implants when crown-root ratio gradually increases; In case of natural teeth, splinting de-creased stress under vertical and horizontal loads. In case of implants, splinting decreased stress under vertical loads 1,2 and 3, but increased maximalstress under loads 2 and 3. Under horizontal loads, splinting decreased stress, however the effect of splinting decreased under load 5 than load 4.Furthermore, the stress was increased, when crown-root ratio is 1.25:1. Clinical implications: This limited finite element study suggests that thestress on supporting bone may be increased under non-axial loads and poor crown-root ratio. Under poor crown-root ratio, excessive stress was gen-erated at the cervical region of the implant, and decreased splinting effect for stress distribution, which can be related to clinical failure.