교정용 미니 스크류를 이용한 하악 전치 분절 및 전체 치열의 견인시 변위양상의 3차원 유한요소 분석

Abstract

[한글]교정용 미니 스크류를 이용하여 하악 전치의 절대적 함입과 전체치열의 이동이 가능하다고 알려져 있으나 그 이동 양상에 대하여 보고된 정보는 미미한 실정이다. 본 연구에서는 하악 4전치와 6전치 분절 및 하악 전체 치열 모델에서 미니 스크류와 훅의 위치를 달리하여 함입력과 견인력을 적용하였을 때 응력분포와 초기 변위 양상을 분석하였다. 하악 치아와 치주인대, 치조골에 대한 3차원 유한요소 모델을 제작하여 각각의 해석조건에 따른 치아의 이동량을 x, y, z 좌표를 기준으로 분석하고, von Mises 응력분포를 비교하여 다음의 결론을 얻었다. 1.하악 4전치 분절은 미니 스크류를 이용한 함입력에 의해 치아의 전방경사가 주로 일어났으며, Von Mises 응력은 치근첨과 순측 치은측 치근막에 집중되는 양상을 보였다. 2. 하악 6전치 분절에서 견치와 소구치 사이의 미니 스크류로 후하방 견인력을 가했을 때 가장 순수한 함입에 가까운 이동을 보였다. 이 때의 Von Mises 응력은 중절치와 측절치 사이에 훅이 위치할 때 모든 치아에 고른 분포를 보였으며, 측절치와 견치 사이에 훅이 위치할 때는 견치의 순측 치근막에 집중되는 양상을 보였다. 3.하악 치열 전체에 후방견인력을 적용 시, 응력은 전치부에 집중되어 중절치에서 가장 큰 후방이동을 보였으며, 제2대구치까지 미약한 후방 전위를 보였다. 수직적으로는 전치부에서 함입이 나타났다. 4. 하악 치열 전체에 전방 견인력을 적용 시, 제1대구치 뿐 아니라 전치부터 제2소구치에 걸쳐 전방 전위를 보였다. 수직적으로 전체치열의 함입 성분이 나타났으며, 횡적으로 대구치부에서 측방 확대되었다.이상의 결과를 종합하여 하악 전치 분절 및 전체 치열을 전략적으로 이동하고자 할 때 치료목표에 따라 호선상의 훅의 위치 및 미니 스크류의 식립위치를 결정할 수 있을 것으로 사료된다.

[영문]The purpose of this study was to analyze the stress distribution and the displacement pattern of mandibular teeth under various force vectors generated from the orthodontic miniscrews using 3-D FEA( 3 dimensional finite element analysis). Various intrusion force vectors were applied to the mandibular 4 incisors or 6 anterior teeth model. Additionally, the protraction or distalization force was applied to the mandibular full dentition model. Three dimensional finite element model was constructed to simulate mandibular teeth, periodontal ligament and alveolar bone. The displacement of individual tooth was calculated on x, y, z coordinates and the von Mises stress distribution was visualized using color-coded scale. The results are as follows, 1.Intrusive forces appied to the mandibular 4 anterior teeth, largely resulted in labial tipping of the segment regardless of the miniscerw position within the segment. The von Mises stess was concentrated on root apex and labiogingival area of periodontal ligament.

2.Distointrusive force vector from miniscrews placed between canine and the 1st premolar lead to pure intrusion of the mandibular 6 anterior teeth. The von Mises stress was distributed evenly in whole periodontal ligament when hook placed between central incisor and lateral incisor and concentrated on labiogingival area of canine when hook placed between lateral incisor and canine. 3.Distalizing force to mandibular entire dentition induced initial lingual tipping in anterior segment and slightly distal tipping in posterior segment. Also, vertically intrusive movement was produced in anterior segment. 4. Protraction force to mandibular entire dentition showed concentration of the stress in mandibular first molar, incisors to premolars nevertheless induced protraction movement slightly. Full dentition was intruded vertically, and posterior segment was expanded laterally. Based on these results, when we would tract mandibular anterior segment and entire dentition strategically, could decide hook position on wire and miniscrew position to the treatment goal.