치과 임플란트 지대주 재질과 나사의 토크가 임플란트 구성요소 및 주변골의 응력 분포에 미치는 영향에 관한 3차원 유한요소분석 (Effect of Abutment Material and Screw Torque on Stress Distribution in Dental Implant Components and Alveolar Bone: A Three-Dimensional Finite Element Analysis)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 25권 / 11호 / 413 ~ 421페이지
· 저자명 : 김성민

초록

본 연구는 임플란트 지대주 나사에 적용된 토크 수준이 치과 임플란트와 주변 치조골의 응력 분포에 미치는영향을 다양한 조건에서 Ti-6Al-4V 합금과 PEEK 지대주 재료를 비교하여 평가하였다. ABAQUS 소프트웨어를 사용한 3차원 유한요소분석을 통해 두 종류의 지대주를 10 N·cm, 20 N·cm, 30 N·cm의 토크로 매식체와 결합하였다. 175 N·cm의 수직 하중을 가하여 임플란트 시스템 및 치조골에 가해지는 응력의 크기 및 응력 분포를 분석했다. 조임 토크가 증가함에 따라 Ti-6Al-4V와 PEEK 재료 모두에서 지대주, 나사, 매식체에 더 높은 응력이 발생했다. Ti-6Al-4V 지대주는 특히 지대주 나사에서 더 큰 응력 집중을 보인 반면, PEEK는 응력은 낮지만 지대주에 응력이 더 넓게 분포되었다. 그러나 PEEK 지대주는 Ti-6Al-4V 지대주에 비해 나사에 응력을 과도하게 집중시켰다. 지대주 나사의 토크가 증가함에 따라 피질골과 해면골의 응력도 증가했지만, 모든 수준이 허용 범위 내에 있었다. 이상의 결과 지대주의 재질과 나사의 토크는 치과 임플란트 구성요소와 주변골의 응력 분포에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 나사의 높은 토크는 초기 안정성을 향상시키지만 특히 나사에서 피로 파절의 위험을 증가시키기 때문에 적절한 지대주 재료 선택이 중요하며, 환자의 치조골 상태를 기반으로 최적의 나사 토크와 지대주 재료를 선택하는 것이 장기적인 임플란트의 안정성 향상에 기여할 것으로 생각된다.

영어초록

This study evaluated how different torque levels applied to abutment screws affect stress distribution in dental implants and surrounding alveolar bone and compared Ti-6Al-4V alloy and PEEK (Polyetheretherketone) abutments in this respect. Three-dimensional finite element analysis (FEA) using ABAQUS software was utilized, and torque levels of 10, 20, and 30 N·cm were applied to abutment screws. Implant components, including abutments, screws, fixtures, and alveolar bone, were analyzed under a vertical load of 175 N. For Ti-6Al-4V alloy and PEEK, stress increased in abutments, screws, and fixtures as torque increased. Ti-6Al-4V abutments showed higher stress concentrations, especially in screws, while PEEK distributed stress more evenly, though this also increased stress in screws. Stress in the cortical and cancellous bone also increased with screw torque but remained within safe limits. These findings show that abutment materials and screw torque significantly affect stress distribution. The use of higher torque was found to improve stability but increase the risk of screw failure. Therefore, selecting a suitable abutment material and optimizing torque based on bone condition is crucial for long-term implant success.

참고자료

· 없음