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임플란트 지대주나사의 조임회전력이 연결부 안정성에 미치는 영향에 관한 3차원 유한요소해석 연구
엄태관,서승우,전계록,신정욱,정창모,Eom, Tae-Gwan,Suh, Seung-Woo,Jeon, Gyeo-Rok,Shin, Jung-Wook,Jeong, Chang-Mo 대한치과보철학회 2009 대한치과보철학회지 Vol.47 No.2
Statement of problem: Loosening or fracture of the abutment screw is one of the common problems related to the dental implant. Generally, in order to make the screw joint stable, the preload generated by tightening torque needs to be increased within the elastic limit of the screw. However, additional tensile forces can produce the plastic deformation of abutment screw when functional loads are superimposed on preload stresses, and they can elicit loosening or fracture of the abutment screw. Therefore, it is necessary to find the optimum tightening torque that maximizes a fatigue life and simultaneously offer a reasonable degree of protection against loosening. Purpose: The purpose of this study was to present the influence of tightening torque on the implant-abutment screw joint stability with the 3 dimensional finite element analysis. Material and methods: In this study, the finite element model of the implant system with external butt joint connection was designed and verified by comparison with additional theoretical and experimental results. Four different amount of tightening torques(10, 20, 30 and 40 Ncm) and the external loading(250 N, $30^{\circ}$) were applied to the model, and the equivalent stress distributions and the gap distances were calculated according to each tightening torque and the result was analyzed. Results: Within the limitation of this study, the following results were drawn; 1) There was the proportional relation between the tightening torque and the preload. 2) In case of applying only the tightening torque, the maximum stress was found at the screw neck. 3) The maximum stress was also shown at the screw neck under the external loading condition. However in case of applying 10 Ncm tightening torque, it was found at the undersurface of the screw head. 4) The joint opening was observed under the external loading in case of applying 10 Ncm and 20 Ncm of tightening torque. 5) When the tightening torque was applied at 40 Ncm, under the external loading the maximum stress exceeded the allowable stress value of the titanium alloy. Conclusion: Implant abutment screw must have a proper tightening torque that will be able to maintain joint stability of fixture and abutment. 연구목적: 임플란트 치료에서 흔히 발생하는 기계적인 문제점을 하나가 지대주나사의 풀림과 파절이다. 일반적으로 나사 연결의 안정성을 위해서는 지대주나사의 조임회전력에 의한 전하중을 나사의 탄성한계까지 증가시킬 필요가 있다. 그러나 저작운동에 의한 기능부하는 전하중이 가해진 지대주나사에 추가적인 인장력을 가하게 되어 나사의 풀림이나 파절의 가능성을 높인다. 이러한 풀림이나 파절을 방지하면서 동시에 최대의 결합 강도를 가지는 조임회전력을 찾는 연구가 필요하다. 본 연구는 지대주나사의 조임회전력이 임플란트-지대주 연결부 안정성에 미치는 영향을 3차원 유한요소 분석을 통하여 확인하고자했다. 연구 재료 및 방법: External butt joint를 가진 임플란트를 기반으로 3차원 유한요소 해석모형을 설계하였다. 조임회전력에 따른 지대주나사의 전하중을 이론치, 실험치 및 해석치를 비교하여 해석모형을 검증하였다. 검증한 해석모형에서 대해 조임회전력을 10 Ncm, 20 Ncm, 30 Ncm, 그리고 40 Ncm로 각각 적용하고 지대주에 30도 경사지게 250 N의 외부하중을 가하여 유산요소 해석을 실시하였다. 그 결과를 통해 지대주나사의 최대 등가응력을 계산하고 고정체와 지대주 연결부의 응력분포 및 이개거리(gap distance)를 산출하였다. 결과 및 결론: 본 연구조건 하에서 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 전하중은 조임회전력이 클수록 증가하였다. 2. 조임회전력 적용 후 최대 등가응력은 지대주나사 경부에서 발생하였으며, 나사산 체결부에서는 주로 경부쪽 네 개의 나사산에 응력이 집중되었다. 3. 외부하중을 가했을 때에도 조임회전력을 적용했을 때와 동일하게 최대 등가응력은 주로 지대주나사 경부에서 발생하였으나, 10 Ncm의 조임회전력을 적용한 경우에서는 지대주나사 두부밑면에서 발생하였다. 4. 외부하중을 가했을 때 10 Ncm와 20 Ncm의 조임회전력을 적용한 경우에서는 연결부 이개(joint opening) 현상이 관찰 되었다. 5. 조임회전력이 40 Ncm인 경우에는 경사하중에 의해 지대주나사의 경부에 발생하는 최대등가응력이 나사의 소재인 티타늄 합금의 허용응력을 초과하였다. 이상의 결과로 볼 때, 조임회전력은 고정체와 지대주 연결부의 안정성에 영향을 미치는 것이 확인되었다. 임플란트 지대주나사는 임상에서 발생하는 기능 하중을 고려하여 고정체와 지대주 연결의 안정성을 유지할 수 있는 적정 조임회전력의 크기가 제안되어야 한다.
강민석(Min Seok Kang),서승우(Seung Woo Suh),최승진(Seungjin Choi),황진호(Jin-Ho Hwang) 대한정형외과학회 2016 대한정형외과학회지 Vol.51 No.2
유소년형 특발성 척추측만증은 역연령에 따라 3세 이후 10세 미만까지의 척추측만증을 뜻한다. 유소년기의 척추의 성장은 빠르지 않기 때문에 척추변형이 빠르게 진행하지는 않으나 조기 발현형일수록 흉곽 용적의 감소가 두드러지고 이로 인한 심혈관 및 호흡기적 합병증의 발생이 높아진다. 어린 나이의 측만증은 신경 이상 등의 척추변형을 유발하는 다른 원인들이 있는지를 확인해야 한다. 만곡이 25도 이상인 경우에는 진행의 가능성이 매우 높기 때문에 적극적 치료를 요한다. 수술의 경우 유합술은 척추 성장이 정지되어 흉곽의 성장에 영향을 미치며, crankshaft 현상을 막기 위해 전후방 유합이 필요하다. 최근에는 ‘성장 막대(growing rod)’와 ‘성장 조율(growth modulation)’의 사용으로 ‘성장 유지 수술법(growing-sparing surgical technique)’이 제시되고 있다. Juvenile idiopathic scoliosis includes scoliosis diagnosed from three to ten years old according to the chronological age. Spine growth in juveniles does not occur at a rapid rate spinal deformity does not show rapid progress. However, because of the intimate relationship between chest wall growth and the spine, decrease of chest wall capacity due to scoliosis could lead to development of cardiovascular and pulmonary complication, especially in early age. In scoliosis in early age, other causes of the deformity including neurological problems should be evaluated. If the scoliosis angle is more than 25 degrees, it could progress very easily, thus aggressive treatment is needed. A new growing-sparing surgical technique (growing rod and growth modulation) is introduced for improvement of spine and chest growth, and for prevention of crankshaft phenomenon.
인체 척추움직임의 정량적 관측을 위한 운동학적 해석연구
유경석(Yoo, Kyoung-Seok),서승우(Suh, Seung-Woo),최성욱(Choi, Seong-Wook),공세진(Kang, Se-Jin) 한국체육과학회 2013 한국체육과학회지 Vol.22 No.1
The purpose of this study was to compare and investigate the three spine models of three-dimensional kinematic spine motion during trunk movements in free normal gait by developing the spine coordinate system. A retro-reflective motion analysis system was used to measure spine motions, using three kinematic trunk models(Model I : one rigid, spine, Model II: lumbar-thoracic spine, and ModelⅢ: multi-segmental spine). Fifteen middle and high school students(age: 16.6+1.51 yrs, heights: 157±5.96 cm, weights: 45.5±4.88 kg) who have the idiopathic scoliosis were recruited as the subjects. Significant differences were noted m the total trunk motion measured between the three models. First, there was significant difference of the side-bending(p<.05) in sagittal plane during Post-hoc analysis of the ANOVA results for the three spine models. Second, the spinal column level of trunk motions revealed an differences of angular displacement during ROM(rang of motion) in frontal plane, sagittal plane and transverse plane of the multi-segmental model. These findings suggest that use of multi-segmental model provides the most interpretable findings, that is the combined movements and the couple movements allowing for differentiation of translation and rotation of x, y, 2 of three dimension in individual motion patterns.