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.

수산화인회석 코팅 임프란트의 골치유과정에 관한 실험적 연구

엄태관(Tae-Gwan Eom),김종화(Jong-Hwa Kim),조인희(In-Hee Cho),정창모(Chang-Mo Jeong),조용석(Yong-Seok Cho),김영균(Young-Kyun Kim) 대한구강악안면외과학회 2011 대한구강악안면외과학회지 Vol.37 No.4

Introduction: Hydroxyapatite(HA) coating implant can accelerate osseointegration, however, there are many controversies. Materials and Methods: This study examined the early osseointegration of two types of hydroxyapatite coated implants. Twelve adult male miniature pigs (Medi Kinetics Micropigs, Medi Kinetics Co., Ltd., Busan, Korea) were used in this study. In the implants placed in the mandible, a histomorphometric evaluation was performed to evaluate the bone-implant contact (BIC) ratio. Results: The BIC ratio increased with time. TS III HA and Zimmer HA were not significantly different (P>0.05). At 8 weeks, the BIC of Zimmer HA was higher than TS III HA, but there was no significant difference (P>0.05). Conclusion: HA coated implants will accelerate early osseointegration.

의료기기에 대한 임상모니터링 기반의 지속적 품질개선 : 치과용 임플란트의 사례 A Case Study of Dental Implants

김명덕 ( Myung Duk Kim ),엄태관 ( Tae Gwan Eom ),김영진 ( Young Jin Kim ) 한국품질경영학회 2008 품질경영학회지 Vol.36 No.2

임플랜트 지대주 나사의 텅스텐 카바이드/탄소 코팅이 전하중에 미치는 영향에 관한 연구

최진욱,정창모,전영찬,임장섭,정희찬,엄태관,Choi Jin-Uk,Jeong Chang-Mo,Jeon Young-Chan,Lim Jang-Seop,Jeong Hee-Chan,Eom Tae-Gwan 대한치과보철학회 2006 대한치과보철학회지 Vol.44 No.2

Statement of problem: In order to increase preload with reducing the friction coefficient, abutment screws coated with pure gold and Teflon as dry lubricant coatings have been introduced. But the reported data indicate that if screw repeated tightening and loosening cycle, an efficiency of increasing preload was decreased by screw surface wearing off. Purpose: This study was to evaluate the influence of tungsten carbide/carbon coating, which has superior hardness and frictional wear resistance, on the preload of abutment screws and the stability of coating surface after repeated closures. Material and method: The rotational values of abutment screws and the compressive forces between abutment and fixture were measured in implant systems with three different joint connections, one external butt joint and two internal cones. Moreover the stability and the alteration of coating surface were examined by comparison of the compressive force and the removable torque values during 10 consecutive trials, observation with scanning electron microscope and analyzed the elemental composition with energy dispersive x-ray spectroscopy Results and conclusion: 1. Application of coating resulted in significant increase of compressive force in all implant systems(P<.05). The increasing rate of compressive force by coating in external butt joint was gloater than those in internal cones (P<.05). 2. Coated screw showed the significant additional rotation compared to non-coated screw in all implant systems (P<.05). There were no significant differences in the increasing rate of rotation among implant systems (P>.05). 3. Removable torque values were greater with non-coated screw than that with coated screw (P<.05). 4. Coated screw showed insignificant variations in the compressive forces during 10 consecutive trials(P>.05) 5. After repeated trials, the surface layer of coated screw was maintained relatively well. However surface wearing and irregular titanium fragments were found in non-coated screw.

임플란트 고정체-지대주 연결부 및 지대주 디자인이 기계적 강도에 미치는 영향

전미현(Mi-Hyun Chun),정창모(Chang-Mo Jeong),전영찬(Young-Chan Jeon),엄태관(Tae Gwan Eom),윤지훈(Yoon JI-Hoon) 대한턱관절교합학회 2008 구강회복응용과학지 Vol.24 No.3

양극산화 아트방전 처리가 분사처리한 티타늄 임플란트의 표면층 미세구조에 미치는 영향

오현주(Hyeon-ju Oh),장용석(Yong-Seok Jang),정희웅(Hoi-Wung Chung),배태성(Tae-Sung Bae),엄태관(Tea-Gwan Eom),정창모(Chang-Mo Jeong) 대한치과재료학회 2006 대한치과재료학회지 Vol.33 No.3

변연골 흡수가 내측연결 임플란트 매식체의 응력분포에 미치는 영향

윤미정,윤민철,엄태관,허중보,정창모 대한치과보철학회 2012 대한치과보철학회지 Vol.50 No.2

Purpose: The change of the marginal bone around dental implants have significance not only for the functional maintenance but also for the esthetic success of the implant. The purpose of this study was to investigate the load transfer of internal conical joint type implant according to marginal bone resorption by using the three-dimensional finite element analysis model. Materials and methods: The internal conical joint type system was selected as an experimental model. Finite element models of bone/implant/prosthesis complex were constructed. A load of 300 N was applied vertically beside 3 mm of implant axis. Results: The pattern of stress distribution according to marginal bone resorption was similar. The maximum equivalent stress of implant was increase according to marginal bone resorption and the largest maximum equivalent stress was shown at model of 1 mm marginal bone resorption. Although marginal bone loss more than 1mm was occurred increasing of stress, the width of the stress increase was decreasing. Conclusion: According to these results, the exposure of thin neck portion of internal conical joint type implant is most important factor in stress increasing. 연구 목적: 지금까지 성공적인 임플란트 치료를 위해 많은 연구가 진행되어 왔으며, 임플란트 주변 골 흡수 현상에 대한 연구는 매우 관심이 높은 분야 중 하나이다. 이에 본 연구에서는 삼차원 유한요소응력분석을 이용하여 변연골 흡수가 내측연결 임플란트 매식체의 기계적 안정성에 미치는 영향을 간접적으로 확인하고자 하였다. 연구 재료 및 방법: 악골에 식립된 내측연결 형태의 임플란트 매식체에 티타늄 소재의 임플란트 지대주를 지대주 나사로 연결하고 상부에 금합금관을 장착하는 삼차원 유한요소모형을 설계하였다. 0, 1, 2, 3 mm의 변연골 흡수 상태를 적용하고, 교합면 중심에서부터 3 mm 편측에 300 N의 수직 하중을 가하여 임플란트 매식체에 발생하는 최대 주응력을 계산하였다. 결과: 유한요소분석결과 변연골 흡수에 따른 임플란트 매식체의 최대 주응력 분포는 유사한 양상을 보였으며, 임플란트 매식체 상단에서 가장 높은 응력 집중이 나타났다. 최대 주응력은 처음 1 mm 변연골 흡수를 가정하였을 때 가장 크게 증가하였고, 이후 변연골 흡수가 증가할수록 응력은 증가하였지만 응력 증가의 폭은 감소하는 경향을 보였다. 결론: 이러한 결과로부터 내측연결 임플란트에서 매식체 두께가 얇은 경부의 노출은 변연골 흡수로 인한 응력 증가에 가장 큰 원인임을 알 수 있었으며, 매식체의 변형, 균열 및 파절 등의 기계적 실패를 감소시키기 위해서는 이에 대한 외과적, 보철적 고려가 필요할 것으로 생각된다.