임플란트 식립에 의해 발생하는 경부 피질골 응력의 유한요소해석 (Stress in crestal cortical bone generated by implant placement: a finite element simulation)

서지정보

· 발행기관 : 대한치과재료학회
· 수록지 정보 : 대한치과재료학회지 / 44권 / 3호 / 217 ~ 228페이지
· 저자명 : Harsh Tejani, 유원재, 경희문

초록

본 연구의 목적은 임플란트 식립에 의해 생성되는 경부 피질골 응력에 대해, 그 분포와 크기를 조사하는 것이다. 이를 위해, 표준 사이즈(4.1 mm x 10 mm) 임플란트를 하악 소구치부 치조골 피질골판에 식립하는 과정을 3차원 유한요소법(Finite Element Method: FEM)을 사용하여 시뮬레이션 하였다. 전체 임플란트 식립 과정을 총 12,601 개의 step (앞쪽 12,600 step은 임플란트가 실제 식립되는 동적 과정을, 마지막 한 step 은 임플란트 식립완료 이후 골내 잔류 스트레인 분포상태를 시뮬레이션)을 사용하여 시뮬레이션 하였으며, 이를 통해 응력, 스트레인과 함께 임플란트 식립 토오크를 계산하였다. 유한요소 시뮬레이션으로 산출된 식립 토오크는 약 30 Ncm 로, 적절한 결과로 평가되었고, 이러한 결과는 본 연구에서 사용한 유한요소 시뮬레이션의 타당성을 확인해 주는 결과로 평가되었다. 임플란트 식립에 의해 경부피질골에는 피질골의 강도(171 MPa)를 초과하는 응력이 발생하는 것을(발생영역은 임플란트 나사산에서 0.3 mm 이내 범위) 관찰하였고, 또한, 임플란트 식립 완료시, 임플란트 나사산에서 약 1.2 mm 이내 영역에는 피질골의 병적 골흡수를 유발할 수 있는 임계 스트레인(=4,000 microstrain)보다 높은 스트레인이 잔류하는 것을 확인할 수 있었다.

영어초록

The aim of this study was to evaluate the levels and distributions of stresses in the crestal cortical bone being generated by the implant placement. Insertion of a standard size (4.1mm x 10mm) implant into the mandibular alveolar crest was simulated using 3-dimensional finite element method (FEM). The entire implant placement process was simulated using a total of 12,601 numerical calculation steps - the first 12,600 steps simulated the actual insertion process, and an additional step evaluated the residual strain state after completion of the insertion. Apart from the stress and strain in the bone, we calculated the insertion torque as well. The FEM simulation resulted in a reasonable insertion torque (30 Ncm), and thereby confirmed the validity of the present FEM simulation method. The stresses developed in the crestal cortical bone during the implant insertion exceeded the ultimate strength (170 MPa) of cortical bone especially within 0.3 mm from the implant thread tips. As importantly, strains higher than the critical threshold (=4,000 microstrains) that can induce pathological bone resorption were observed to remain within approximately 1.2 mm from the implant thread tips after completion of the implant insertion.

참고자료

· 없음