설측 교정으로 전치부 후방견인시 miniscrew와 transpalatal arch 에 발생하는 응력의 분포 및 변위에 관한 3차원 유한요소 해석

Abstract

[한글]

치열의 부조화를 동반한 상악전돌의 교정치료를 위해 소구치를 발치하면 발치공간의 폐쇄는 이루어져야 하며 상악 전치부 후방견인 시에 고정원의 조절은 매우 중요하다. 고정원을 보강하기 위하여 환자의 협조를 필요로 하는 경우의 문제점은 치료의 효과가 환자에게 의존하게 되어 효과가 적거나 문제점이 발생될 수 있다. 최근에 이러한 문제점을 보완하기 위하여 skeletal anchorage system이 많이 사용되고 있다. 골격에 임플란트나 miniscrew 혹은 miniplate를 식립하여 고정원으로 사용한다.

본 논문은 고정원을 보강하는 방법으로 transpalatal arch(TPA)에 miniscrew을 연결하였고 이를 역학적으로 분석해 보고자 하였다.

건조두개골을 대상으로 상악의 교합면에서 안와하연 부위까지 1mm 간격으로 컴퓨터 단층촬영을 시행하여 얻은 3차원 영상을 가지고 상악의 3 차원 유한요소모델을 만들었고, 전치부의 후방견인력을 300gm으로 가할 때 miniscrew를 TPA 의 중간지점 3mm 전방에서 바로 연결된 경우와 6mm 전방과 후방에서 miniscrew을 설정한 뒤 연결선으로 TPA와 연결하였는 경우로 나누어 후방 적용점의 위치를 변화하였다. Miniscrew와 TPA와의 연결점 위치는 TPA상에서 제1대구치에서 안쪽으로 16mm위치로 정하였고, 견인력의 후방 적용점의 위치는 TPA상에서 miniscrew와의 연결점을 기준으로 안쪽으로 3mm 지점과 연결점으로 정하고 후방견인력을 가했을 경우에 제 1대구치와 miniscrew, 전치부에 나타나는 변위와 반력을 비교 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 전치부의 후방견인 시에 전치부에서 변위가 크게 나타났으며 응력의 분 포는 lever arm이 연결되어 있는 부위 옆의 측절치와 견치의 브라켓 부착부에서 가장 크게 나타났다.

2. 전치부위의 후방견인 시에 TPA 중간지점 3mm 전방에서 바로 연결된 경 우에서 제 1 대구치의 전방하중이 가장 크게 나타났다.

3. 견인력의 후방 적용점의 위치에 따른 반력의 분포에서는 연결점의 안쪽에 서 견인할 경우에 제 1대구치가 후방으로 하중이 작용하며, 연결점과 같은 경우에는 전방으로 견인되는 결과를 얻었다.

4. Miniscrew가 TPA의 후방부에 위치하는 경우가 전방으로 위치한 경우보다 제 대구치에 작용하는 상하 방향의 하중이 작다.

5. Miniscrew가 TPA의 후방에 위치하고, 연결점의 안쪽에서 견인할 경우가 제 1 대구치의 하중이 가장 작게 나타났으며 miniscrew의 하중은 가장 크 게 나타났다.

이상의 결과 고정원을 보강하기 위하여 miniscrew을 TPA와 연결할 경우에 후방위치에서, 연결점의 안쪽에서 후방견인력이 적용된 것이 제 1대구치의 하중을 줄이는 데 가장 효과적이었다

[영문]

Premolar extraction is used to treat max protrusion with crowding. The space that premolar was extracted should be close and anchorage control is very important during the upper anterior teeth retraction.

The effect of treatment depends on patients in case of treatment needed patient''s cooperation, and it''s effect can be less or problem can be occurred.

In these days, the skeletal anchorage system has been used to assist anchorage control, this is the procedure that miniscrew, miniplate is implanted on the place needed anchorage, but this should overcome surgical process.

This study is performed and investigated to reduce surgical process using miniscrew assisted transpalatal arch for supporting anchorage. In this study, the 3 dimensional finite element model was fabricated and designed to find out the effect of anterior retraction forces on miniscrew and transpalatal arch end as well. Two main cases were devided according connecting point which is connection of miniscrew and TPA. Five cases were made and retraction forces was 300gm.

Miniscrew of CASE I was located at the point of 3mm anteriorly from the center of TPA , the rest CASES were located at the point of 6mm anteriorly, posteriorly from the center of TPA. The connecting point of miniscrew and TPA was located at the point of 16mm inward from TPA end ( contact point to 1st molar) and the application of force is two point, one is connecting point and another is the point of 3mm inward from the connecting point. the purpose of this study is to investigate the change of magnitude on the point of miniscrew, force application.

The results were as follows.

1. In the comparision of the stress and displacement. there was a greater amount of displacement in the anterior 6 teeth than posterior, The greatest changes of stress were found in brace attachment of lateral incisor and canine next to connecting lever arm during anterior teeth retraction.

2. The first molar in CASE I showed the greatest load anteriorly during the anterior teeth retraction.

3. In the reaction force distribution, the 1st molar showed the load posteriorly when the point of force application was located at the point of 3mm inward from the connecting point, anteriorly when the point of force application was located at the connecting point.

4. The miniscrew located at the point of 6mm posteriorly from TPA showed less load upward than anteriorly

5. When miniscrew was located at the point of 6mm posteriorly and the application of force was located at the point of 3mm inward from the connecting, there was the least load to the 1st molar and the greatest load to miniscrew.

Given these results it can be concluded that, by placing of miniscrew posteriorly from TPA and by application of force inward from the connecting point, it can be effective in reducing the load of the 1st molar.