교정용 미니 스크류의 식립 각도 및 힘 적용 방향에 따른 3차원 유한요소 분석과 Pull-out 강도 비교

Abstract

본 연구의 목적은 미니 스크류의 식립 각도 변화와 적용되는 힘의 방향에 따른 스크류 주변 골의 응력과 변위를 3차원 유한요소 분석법으로 평가하고, 인공골 상의 피질골 두께 변화에 대한 미니 스크류의 Pull-out 강도 비교를 통해 적용 범위와 그 안정성에 대해 고찰해 보고자 한다. 본 연구는 두 종류의 교정용 미니 스크류 (Type A: 원통형과 원추형이 함께 있는 복합형, Type B: 순수한 원통형)를 이용하여 스크류 식립 각도와 힘의 각도를 달리한 유한요소 모델을 제작하고 각각에 대한 응력과 변위를 관찰하였다. 또한 피질골 두께를 달리한 인공골 시편에 두 종류의 미니 스크류를 수직으로 식립하고 부여하는 힘의 각도의 변화에 따른 Pull-out 강도를 측정하여 다음의 결과를 얻었다. 1. 유한요소 분석법을 통해 상방력 변화에 대해서 식립 축에 평행한 힘이 가해진 경우 대체로 가장 낮은 응력을 보였고 식립 축에 대해서 적용 힘 각도가 커질수록 최대 응력과 최대 변위는 커졌다. 2. 유한요소 분석법을 통해 측방력 변화에 대해서 측방력의 각도가 증가될수록 최대 변위는 증가하였다. 특히 30°의 식립 각도에서 최대 응력 및 최대 변위가 급격히 증가하였다. 3. Pull-out 강도는 다양한 상방 각도의 힘에 대해서 피질골 두께가 1.0 mm인 경우가 0.5 mm에서보다 항상 높게 측정되었다. (P < 0.05) 4. 미니 스크류의 식립 축과 부여되는 힘의 각도가 작아질수록 Pull-out 강도는 높아졌으며, 골 표면에 대해 90° 힘의 각도에서 최대 값을 보였다. 결론적으로, 미니 스크류의 식립 각도는 골 표면에 대해 수직인 경우가 과도한 각도를 부여하는 경우보다 다양한 적용력에 대해 안정적이었다. 따라서, 임상적으로 수직 식립이 어려운 경우, 적용 힘의 크기를 줄이거나, 적용 힘의 방향을 고려하는 것이 필요할 수 있다.