임플랜트 고정체의 형태에 따른 유한요소법적 응력분석

Abstract

이 논문의 목적은 임플랜트에 가해지는 하중이 임플랜트 형태에 따라 어떻게 전달되는지 유한 요소분석법을 이용하여 알아보는 것이다. 즉 3차원 유한요소법을 이용하여 임플랜트 디자인에 따라 골 유착된 screw 타입의 기존의 cylindrical 형태와 tapered 형태의 임플랜트가 주위골에 어떠한 응력분포 양상의 차이를 보이는지 평가하기 위해서이다. 국산 임플랜트 회사인 주 오스템의 AVANA 임플랜트인 USⅡ(universal straight implant)와 USⅢ (universal tapered implant)를 선택하였다 치조골은 치밀골과 해면골로 분류하였다. 임플랜트 경부와 인접한 피질골의 두께를 정상 두께인 2mm와 0.5mm 두께의 두가지 형태로 제작하였다. 하중의 크기는 200N을 사용하였따. 하중의 방향은 중심와에서 장축에 평행한 방향의 수직 하중을 A, 협측 교두에 15° 경사진 경사하중 B 두가지를 선택하였다. 이 연구를 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 하중조건에 상관없이 tapered 형태의 디자인이 정상적인 치밀골의 두께(2mm)에서 cylindrical 형태보다 최대등가응력값이 더 낮게 나타났다. 2. 치밀골의 두께와 상관없이, 경사하중시 cylindrical 형태의 디자인이 해면골의 상부 1/2에 응력이 집중되는 것에 비하여 tapered의 경우 좀 더 하방으로 응력이 분산되었다. 3. 임플랜트 고정체의 디자인에 상관없이, 피질골의 두께가 얇아지면 해면골에서 응력값은 증가한다. 결론적으로, tapered한 디자인의 임플랜트 고정체가 cylindrical 임플랜트보다 해면골에서의 응력분표면에서는 좀 더 유리한 결과를 얻는 것으로 사료된다. 하지만, 치밀골에서의 더 유용한 결과를 보이지 못했으며, 디자인의 차이보다는 치밀골의 두께가 임플랜트 응력에 더 많은 영향을 주는 것으로 사료된다.|The purpose of this study was to investigate the load distribution of the tapered implant form and the cylindrical implant form using 3 dimensional finite element analysis (FEA). Two forms(straight and tapered) of titanium implants were buried 2types of bone modeled by 0.5mm and 2.0mm for cortical bone. The magnitude of load was 200N and the direction of load was 2 types: 1)Axial load in the central fossa 2) 15° inwardly oblique load toward in the central fossa in buccal cusp. The following result were obtained in this study: 1. Without regard to the loading condition, the maximum equivalent (EQV) stress was lower at the tapered implant form than at the cylindrical implant form at the 2mm cortical bone. 2. Without regard to the thickness of the cortical bone, the stress was concentrated at the upper part 1/2 of the cancellous bone in the cylindrical implant form, while the stress were distributed to the lower part of the cancellous bone in the tapered implant form under oblique loading. 3. Without regard to the implant fixture form, stress were increased in the cancellous bone when the thickness of cortical bone were thinner. In conclusion, the tapered implant form was more favorable under the aspect of the stress distribution of the cancellous bone, but was not significant difference under the aspect of stress distribution of the cortical bone than the cylindrical implant form, and so, it assumes that the thickness of the cortical bone than the form of the implant fixture influenced the stress of the implant.