미세 나사산을 가지는 교정용 미니 스크루 주변의 응력 분포에 관한 유한 요소 해석

Abstract

[한글]본 연구는 피질골과 접촉하는 부위에 미세 나사산(fine threading)을 부여한 이중 나사산 형태의 교정용 미니 스크루가 수평력이나 회전력을 가했을 때 단일 나사산 형태의 미니 스크루에 비해 미니 스크루 주변에 나타나는 응력 분포가 어떻게 달라지는 지를 3차원 유한 요소 해석으로 비교, 분석하였다. 미니 스크루, 피질골, 망상골로 이루어진 3차원 유한 요소 모델을 제작하였으며 피질골의 두께(1.0, 2.0, 3.0mm) 및 식립 각도 (90, 75, 60, 45°)를 달리하여 조건을 부여하고 미니 스크루에 150g의 수평력 또는 3000gmm의 회전력을 가해 주었다. 미니 스크루 매식 부위를 zone A, B, C의 세 부분으로 나누어 수평력을 가했을 때는 von Mises stress, 회전력을 가했을 때는 hoop stress에 대한 분포를 계측하여 해석하였다. 미세 나사산 구조가 포함된 이중 나사산 형태의 미니 스크루를 피질골 두께와 식립 각도 등을 달리하여 수평력과 회전력을 가했을 경우 단순 나사산 미니 스크루와 비교하였을 때 다음과 같은 결론을 얻었다.1. 이중 나사산 형태의 미니 스크루에 수평력을 가했을 때 피질골과 미세 나사산이 접촉하는 부위인 zone A에서 나타나는 von Mises 최대 응력 값은 식립 각도 60°를 제외하고 단일 나사산 미니 스크루보다 더 증가했다.2. 식립 각도 60°인 경우 zone A에서 단일 나사산 미니 스크루 대비 이중 나사산 미니 스크루의 von Mises 최대 응력 값이 가장 많이 감소하여 미세 나사산에 의한 응력 분산효과가 가장 우수했다. 3. 이중 나사산 형태의 미니 스크루에 회전력을 가했을 때 피질골과 미세 나사산이 접촉하는 부위인 zone A에서 나타나는

hoop 최대 응력 값은 식립 각도 60°를 제외하고 단일 나사산 미니 스크루보다 더 증가했다. 4. 식립 각도 90°인 경우 zone A에서 단일 나사산 미니 스크루 대비 이중 나사산 미니 스크루의 hoop 최대 응력 값이 가장 많이 증가하여 미세 나사산에 의한 미니 스크루 안정성이 가장 우수했다. 이상의 결과로 인하여 미세 나사산을 가지는 교정용 미니 스크루를 적절한 각도를 부여하여 식립하고 수평력이나 회전력을 가하게 되면 단일 나사산 미니 스크루에 비해 응력 분산이나 안정성에 있어 유리할 수 있음을 시사하였다.

[영문]