유한요소 모사해석을 통한 임플란트 나사산 형상이 치밀골의 식립응력에 미치는 영향 분석
Effects of implant thread profile on insertion stress generation in cortical bone studied by dynamic finite element simulation
유원재, 하석준, 조진현,
소속 상세정보
유원재 ( Yu Won-Jae ) - 경북대학교 치의학전문대학원 교정학교실
하석준 ( Ha Seok-Joon ) - 경북대학교 치의학전문대학원 치과보철학교실
조진현 ( Cho Jin-Hyun ) - 경북대학교 치의학전문대학원 치과보철학교실
KMID : 0362420140520040279
Abstract
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 DEFORMTM 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.
PURPOSE. The aim of this study was to investigate the effect of implant thread profile on the marginal bone stresses which develop during implant insertion.
MATERIALS AND METHODS. Four experimental implants were created by placing four different thread systems on the body (4.1 mm × 10 mm) of the ITI standard implant. The thread types studied in this study included the buttress, v-shape, reverse buttress, and square shape threads. In order to examine the insertion stress generation, 3D dynamic finite element analysis was performed which simulated the insertion process of implants into a 1.2 mm thick cortical bone plate (containing 3.5 mm pilot hole) using a PC-based DEFORM 3D (ver 6.1, SFTC, Columbus, OH, USA) program.
RESULTS. Insertion stresses higher than human cortical bone developed around the implants. The level of insertion stresses was much different depending on the thread. Stress level was lowest near the v-shape thread, and highest near the square shaped thread. Difference in the interfacial bone stress level was more noticeable near the valley than the tip of the threads.
CONCLUSION. Among the four threads, the v-shape thread was turned out to minimize the insertion stress level and thereby create better conditions for implant osseointegration.
키워드
유한요소 모사해석; 임플란트 나사산 형상
Dynamic finite element simulation; Implant thread profile
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