임플란트 보철물의 인접 접촉면 연결방식에 따른 유한요소법적 응력분석

Abstract

하악 구치부의 경우 계폐구 운동에 따라 발생하는 하악의 굴절성 차이와 하악의 연결 보철물에 가해지는 응력에 의해 임플란트-골계면에 발생하는 유해한 힘의 전달을 예방하여 지지골의 흡수나 구성성분의 파절 및 실패를 막을 수 있다는 점에서 구치부 임플란트 매식 후 연결하였거나 개개로 수복한 경우에 하중의 조건에 대한 연구는 미비하였다. 따라서 본 연구에서는 구치부에 다수 식립된 임플란트의 지대주에 대한 상부 수복물의 연결고정에 관한 생역학적 이해가 미흡하여 2개의 임플란트 고정체에 제작한 수복물에 대한 3차원 유한요소모델에서 연결고정의 여부에 따른 차이가 하중조건 및 하중위치에 따라 임플라트 구성성분 및 지지골에 어떠한 응력을 발생시키는 가를 분석하고자 하였다. 하악 제 1, 2 대구치 부위에 임플란트 고정체를 매식한 모델에서 보철물을 연결한 모델과 인접 접촉부 거리를 8 ㎛로 하여 개별로 보철물을 제작한 2종의 3차원 유한 요소 모델에 대해 200 N의 수직하중을 교합면의 중심, 협측 2 mm, 4 mm 부위에 부여한 후 임플란트 구성체 및 지지골에 발생하는 응력을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 수직하중이 가해지는 경우 연결고정한 모델은 연결고정 하지 않는 모델에 비해 고정체-지지골 계면에서 von Mises 응력의 분포에는 차이가 있지만 최대 von Mises 응력에서는 의의있는 차이를 보이지 못했다. 2. 연결고정한 모델의 지대나사에 비해 연결고정 하지 않은 모델의 지대나사에 보다 높은 응력이 집중되었으며 하중이 중심부에서 벗어날수록 최대 von Mises 응력의 차이가 크게 나타났다. 3. 보철물의 연결 방식과 관계없이 하중이 중심부에서 벗어날수록, 치경부 및 주위 치밀골에서 보다 높은 응력집중이 야기되었다. 결론적으로 본 연구에서 3가지 하중 위치의 수직하중을 적용시킨 경우, 중심부에서 최대 von Mises 응력의 분포에 차이를 나타내는 경우를 제외 하고는 보철물의 연결방식에 따른 응력분포 차이가 크지 않아 100 % 골유착의 경우 보철물 연결방법은 지지골의 응력발생에 영향을 미치는 요소로 나타나지 않았다.|The purpose of this study was to compare the stress distribution according to the splinting condition and non-splinting conditions on the finite element models of the two units implant prostheses. The finite element model was designed with the parallel placement of two fixtures (4.0 mm × 11.5 mm) on the mandibular 1st and 2nd molars. A cemented abutment and gold screw were used for superstructures. A FEA models assumed a state of optimal osseointegration, as the bone quality, inner cancellous bone and outer 2 mm compact bone was designed. This concluded that the cortical and trabecular bone were assumed to be perfectly bonded to the implant. Splinting condition had 2 mm contact surface and non-splinting condition had 8 ㎛ gap between two implant prosthesis. Two group (Splinting and non-splinting) were loaded with 200 N magnitude in vertical axis direction and were divided with subdivision group. Subdivision group was composed of three loading point; Center of central fossa, the 2 mm and 4 mm buccal offset point from the central fossa. Von Mises stress value were recorded and compared in the fixture-bone interface and bucco-lingual sections. The results were as follows; 1. In the vertical loading condition of central fossa, splinting condition had shown a different von Mises stress pattern compared to the non-splinting condition, while the maximum von Mises stress was similar. 2. Stresses around abutment screw were more concentrated in the splinting condition than the non-splinting condition. As the distance from central fossa increased, the stress concentration increased around abutment screw. 3. The magnitude of the stress in the cortical bone, fixture, abutment and gold screw were greater with the 4 mm buccal offset loading of the vertical axis than with the central loading.