Mechanical properties of orthodontic miniscrews depending on the vertical insertion force and cortical bone thickness

Abstract

[한글]본 연구에서는 교정용 미니스크류가 그 형태와 수직력, 피질골의 두께에 따라서 기계적인 성질이 어떻게 변화하는지를 측정, 고찰하였다.피질골의 두께를 달리한 인공골 시편에 두 종류의 수직력을 가하여 서로 다른 디자인의 self-tapping 교정용 미니스크류(Type A; 순수한 cylindrical 형태, Type B; taper 형태, Type C; taper 형태)를 식립하였다. 회전속도가 3rpm으로 일정한 토오크 테스터를 사용하여 삽입, 제거 토오크 및 이 때 걸린 시간, 그리고 pull-out strength를 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다.1.피질골 두께가 감소하고 수직력이 1470 g 일 때에, 피질골 삽입시간은 일반적으로 감소하는 경향을 보였다.2. 수직력이 1470 g 보다 1260 g 일 때, 피질골의 두께가 1.0, 1.5mm로 증가함에 따라 최대 삽입, 제거 토오크 값이 Type A를 제외하고 전반적으로 더 높아지는 수치를 보였다.3. 피질골 두께가 증가함에 따라 최대삽입 토오크와 최대제거 토오크의 값이 Type A의 경우 큰 차이가 나지 않는 반면 Type B, C 는 유의성 있는 증가에 따르는 차이를 보였다. 결과적으로 모든 피질골 두께에서 최대삽입, 제거 토오크 값은 Type C> Type B>Type A 순으로 나타났다.4. 수직력을 작게 주었을 때가 전체적으로 토오크 소실양이 더 많았으며, pullout strength 와 수직력 간에는 유의할 만한 관계를 보이지 않았다.본 연구를 통해서 미니스크류의 디자인과 피질골의 두께, 수직력의 크기에 따른 삽입, 제거 토오크의 변화를 알 수 있었다. 결과적으로 토오크 값을 증가시켜 스크류 식립 후의 안정성을 증가시키려면, tapered 형태의 미니스크류를 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있다. 이 실험에서 수직력을 1470g보다 1260g을 주었을 때 토오크 값이 더 증가되었으나, 이상적인 수직력의 범위를 알기 위해서는 더 다양한 실험이 필요할 것 같다.

[영문]This study examined the mechanical properties of a miniscrew in cortical bone with various thicknesses using different vertical forces (1260 g and 1470 g). Three types of miniscrews with different shapes (Type A: cylindrical type, Type B: partially cylindrical type, Type C: tapered type) were inserted into artificial bone blocks at various cortical bone thicknesses. The insertion and removal torque and pullout strength were measured using a torque tester with a constant rotational speed of 3 rpm. The overall maximum insertion and removable torque increased with increasing cortical bone thickness to 1.0mm and 1.5mm. A tapered shaped miniscrew is recommended when the initial stability of the miniscrew is enhanced by increasing the torque. In addition, the torque increased more when the vertical force was 1260 g instead of 1470 g, which indicates that the initial stability can be affected by the changes in the vertical force. However, more studies with various experimental methods will be needed to obtain the ideal range vertical force.