본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

미니플레이트의 골내 고정원 적용 시 초기 안정성에 영향을 주는 요인에 대한 3차원 유한요소법적 연구

Factors influencing primary stability of miniplate anchorage: a three-dimensional finite element analysis

최동순|이남기|차봉근|장인산
대한치과교정학회 (The Korean Association Of Orthodontists)|2008.10|대한치과교정학회지 (The Korean Journal of Orthodontics)|제38권 제5호|pp. 304-313

4

조회

0

다운로드

1

인용

0

참고문헌

키워드

Finite element analysisAnchorageMiniplate초기 안정성유한 요소 분석Primary stability미니플레이트 시스템골내 고정원
주제분류치의학

초록

본 연구는 골내 고정원으로 사용하는 미니플레이트 시스템의 초기 안정성에 영향을 주는 요인에 대해 알아보기 위해 시행하였다. 미니플레이트의 고정에 사용되는 미니스크류의 길이, 수 및 적용되는 교정력의 방향에 따른 골내 응력 분포 양상과 미니스크류의 변위 정도를 분석하기 위하여 3차원 유한요소분석을 시행하였다. 단순화한 골 모델에 6 hole의 곡선형 미니플레이트를 위치하고 직경 2 mm의 미니스크류로 고정하되 각각 6 mm와 4 mm 길이의 두 가지 종류로 세 개 또는 두 개로 고정한 총 네 개의 유한요소모델을 제작한 후 각각의 모델에서 4 N의 교정력을 미니플레이트의 고정되지 않은(unfixed) 가장 원심측 두 개의 hole을 연결한 가상의 축에 대해 0o, 30o, 60o, 90o 방향으로 각각 적용하였다. 미니플레이트를 고정하는 미니스크류가 동일 길이일 경우 개수가 작을수록, 동일 개수일 경우 길이가 짧을수록 골에 나타나는 최대 응력과 미니스크류의 최대 변위가 증가되었다. 골에 나타나는 최대 응력은 해면골에 비해 피질골에 집중되어 응력의 대부분은 피질골에서 흡수되었다. 미니플레이트의 가상의 축에 대해 교정력의 견인 방향이 증가할수록 골내의 최대 응력과 미니스크류의 최대 변위가 증가되었다. 골내의 최대 응력과 미니스크류의 최대 변위는 적용된 견인력 지점에서 가장 가까운 미니스크류 고정 부위였다. 이상의 결과로 미니플레이트 시스템의 초기 안정성을 위해 2 mm 직경의 미니스크류를 사용 시 4 mm보다는 6 mm 길이의 미니스크류를, 2개보다는 3개 식립하는 것이 더 유리하며, 미니플레이트의 가상의 축에 대해 적용하는 교정력의 견인방향이 가급적 일치되도록 미니플레이트를 위치시키는 것이 좋을 것으로 생각된다. (대치교정지 2008;38(5):304-313)

Abstract

Objective: The purpose of this study was to evaluate the stress distribution in bone and displacement distribution of the miniscrew according to the length and number of the miniscrews used for the fixation of miniplate, and the direction of orthodontic force. Methods: Four types of finite element models were designed to show various lengths (6 mm, 4 mm) and number (3, 2) of 2 mm diameter miniscrew used for the fixation of six holes for a curvilinear miniplate. A traction force of 4 N was applied at 0o, 30o, 60o and 90o to an imaginary axis connecting the two most distal unfixed holes of the miniplate. Results: The smaller the number of the miniscrew and the shorter the length of the miniscrew, the more the maximum von Mises stress in the bone and maximum displacement of the miniscrew increased. Most von Mises stress in the bone was absorbed in the cortical portion rather than in the cancellous portion. The more the angle of the applied force to the imaginary axis increased, the more the maximum von Mises stress in the bone and maximum displacement of the miniscrew increased. The maximum von Mises stress in the bone and maximum displacement of the miniscrew were measured around the most distal screw-fixed area. Conclusions: The results suggest that the miniplate system should be positioned in the rigid cortical bone with 3 miniscrews of 2 mm diameter and 6 mm length, and its imaginary axis placed as parallel as possible to the direction of orthodontic force to obtain good primary stability. (Korean J Orthod 2008;38(5):304-313)

참고문헌 (41)

  1. Turley PK, "Orthodontic force application to titanium endosseous implants", Angle Orthod, 58, pp.151~162 (1988)
  2. Linder-Aronson S, "Titanium implant anchorage in orthodontic treatment an experimental investigaton in monkeys", Eur J Orthod, 12, pp.414~419 (1990)
  3. Roberts WE, "Rigid endosseous implants for orthodontic and orthopedic anchorage", Angle Orthod, 59, pp.247~256 (1989)
  4. Odman J, "Osseointegrated implants as orthodontic anchorage in the treatment of partially edenturous adult patients", Eur J Orthod, 16, pp.187~201 (1994)
  5. Kokich VG, "Managing complex orthodontic problem: the use of implants for anchorage", Semin Orthod, 2, pp.153~160 (1996)
  6. Creekmore TD, "The possibility of skeletal anchorage", J Clin Orthod, 17, pp.266~269 (1983)
  7. Costa A, "Miniscrews as orthodontic anchorage: a preliminary report", Int J Adult Orthodon Orthognath Surg, 13, pp.201~209 (1998)
  8. Park HS, "The skeletal cortical anchorage using titanium mictoscrew implants", Korean J Orthod, 29, pp.699~706 (1999)
  9. Ko DI, "Treatment of occlusal plane canting using miniscrew anchorage", World J Orthod, 7, pp.269~278 (2006)
  10. Xun C, "Microscrew anchorage in skeletal anterior open-bite treatment", Angle Orthod, 77, pp.47~56 (2007)
  11. .Umemori M, "Skeletal anchorage system for open-bite correction", Am J Orthod Dentofacial Orthop, 115, pp.166~174 (1999)
  12. Sugawara J, "Minibone plates: the skeletal anchorage system", Semin Orthod, 11, pp.47~56 (2005)
  13. Singer SL, "Osseointegrated implants as an adjunct to facemask therapy: a case report", Angle Orthod, 70, pp.253~262 (2000)
  14. Enacar A, "Facemask therapy with rigid anchorage in a patient with maxillary hypoplasia and severe oligodontia", Am J Orthod Dentofacial Orthop, 123, pp.571~577 (2003)
  15. Cha BK, "Maxillary protraction treatment of skeletal Class III children using miniplate anchorage", Korean J Orthod, 37, pp.73~84 (2007)
  16. Park HS, "Factors affecting the clinical success of screw implants used as orthodontic anchorage", Am J Orthod Dentofacial Orthop, 130, pp.18~25 (2006)
  17. Motoyoshi M, "Recommended placement torque when tightening an orthodontic mini-implant", Clin Oral Implants Res, 17, pp.109~114 (2006)
  18. Chen CH, "The use of microimplants in orthodontic anchorage", J Oral Maxillofac Surg, 64, pp.1209~1213 (2006)
  19. Lim JW, "Three dimensional finite element method for stress distribution on the length and diameter of orthodontic miniscrew and cortical bone thickness", Korean J Orthod, 33, pp.11~20 (2003)
  20. Byoun NY, "Three-dimensional finite element analysis for stress distribution on the diameter of orthodontic mini-implants and insertion angle to the bone surface", Korean J Orthod, 36, pp.178~187 (2006)
  21. Miyawaki S, "Takano-Yamamoto T. Factors associated with the stability of titanium screws placed in the posterior region for orthodontic anchorage", Am J Orthod Dentofacial Orthop, 124, pp.373~378 (2003)
  22. Kircelli BH, "Orthopedic protraction with skeletal anchorage in a patient with maxillary hypoplasia and hypodontia", Angle Orthod, 76, pp.156~163 (2006)
  23. Zhou YH, "Facemask therapy with miniplate implant anchorage in a patient with maxillary hypoplasia", Chin Med J (Engl), 120, pp.1372~1375 (2007)
  24. Kim JH, "Study of maxillary cortical bone thickness for skeletal anchorage system in Korean", J Korean Oral Maxillofac Surg, 28, pp.249~255 (2002)
  25. Geng JP, "Application of finite element analysis in implant dentistry: a review of the literature", J Prosthet Dent, 85, pp.585~598 (2001)
  26. Stegaroiu R, "Influence of restoration type on stress distribution in bone around implants: a three-dimensional finite element analysis", Int J Oral Maxillofac Implants, 13, pp.82~90 (1998)
  27. Erkmen E, "Three-dimensional finite element analysis used to compare methods of fixation after sagittal split ramus osteotomy: setback surgery-posterior loading", Br J Oral Maxillofac Surg, 43, pp.97~104 (2005)
  28. Chen YH, "Root contact during insertion of miniscrews for orthodontic anchorage increases the failure rate: an animal study", Clin Oral Implants Res, 19, pp.99~106 (2008)
  29. Kokich VG, "Koskinen-Moffett L, Clarren SK. Ankylosed teeth as abutments for maxillary protraction: a case report", Am J Orthod, 88, pp.303~307 (1985)
  30. Cha BK, "Two new modalities for maxillary protraction therapy: international ankylosis and distraction osteogenesis", J Korean Dent Assoc, 38, pp.997~1007 (2000)
  31. Schwimmer A, "The effect of screw size and insertion technique on the stability of the mandibular sagittal split osteotomy", J Oral Maxillofac Surg, 52, pp.45~48 (1994)
  32. Tharanon W, "Comparison between the rigidity of bicortical screws and a miniplate for fixation of a mandibular setback after a simulated bilateral sagittal split osteotomy", J Oral Maxillofac Surg, 56, pp.1055~1058 (1998)
  33. Edwards RC, "Fixation of bimaxillary osteotomies with resorbable plates and screws: experience in 20 consecutive cases", J Oral Maxillofac Surg, 59, pp.271~276 (2001)
  34. Maurer P, "Finite-element-analysis of different screw-diameters in the sagittal split osteotomy of the mandible", J Craniomaxillofac Surg, 27, pp.365~372 (1999)
  35. Rohlmann A, "Finite-element-analysis and experimental investigation in a femur with hip endoprosthesis", J Biomech, 16, pp.727~742 (1983)
  36. Tanne K, "Three-dimensional model of the human craniofacial skeleton: method and preliminary results using finite element analysis", J Biomed Eng, 10, pp.246~52 (1988)
  37. Motoyoshi M, "Biomechanical effect of abutment on stability of orthodontic mini-implant. A finite element analysis", Clin Oral Implants Res, 16, pp.480~485 (2005)
  38. Motoyoshi M, "Effect of cortical bone thickness and implant placement torque on stability of orthodontic mini-implants", Int J Oral Maxillofac Implants, 22, pp.779~784 (2007)
  39. Yoon BS, "study on titanium miniscrew as orthodontic anchorage; an experimental investigation in dogs", Korean J Orthod, 31, pp.517~523 (2001)
  40. Frost HM, "A 2003 update of bone physiology and Wolff's law for clinicians", Angle Orthod, 74, pp.3~15 (2004)
  41. Morris HF, "A new implant designed to maximize contact with trabecular bone: survival to 18 months", J Oral Implantol, 27, pp.164~173 (2001)

관련 논문AI추천

교정용 미니임플랜트의 직경 및 식립각도에 따른 응력 분포에 관한 3차원 유한요소 분석김일규, 남은혜, 변나영, 윤영아대한치과교정학회 · 대한치과교정학회지2006 · 제36권 제3호교정용 미니스크류를 이용한 하악 전치 함입 시 변위양상의 3차원 유한요소분석모성서, 박현경, 성의향, 이기준, 전윤식, 조영수대한치과교정학회 · 대한치과교정학회지2011 · 제41권 제6호3차원 유한요소법을 이용한 교정용 마이크로임플란트 식립 시의 피질골 스트레인 해석경희문, 남옥현, 유원재대한치과교정학회 · 대한치과교정학회지2008 · 제38권 제4호교정용 미니스크류 식립 시 스크류의 길이, 직경 및 피질골 두께에 따른 응력 분포에 관한 3차원 유한요소법적 연구김왕식, 김일규, 변효인, 손충렬, 임종원대한치과교정학회 · 대한치과교정학회지2003 · 제33권 제1호교정용 미니스크류의 디자인과 피질골의 두께에 따른 역학적 안정성 평가권영선, 김영재, 김정욱, 현홍근대한소아치과학회 · 대한소아치과학회지2011 · 제38권 제3호교정용 미니스크류를 이용한 연속호선과 분절호선의 유한요소분석박영철, 유형석, 이기준, 이언화대한치과교정학회 · 대한치과교정학회지2011 · 제41권 제4호

이 간행물의 다른 논문 (5건)

전산화단층사진을 이용한 하악골 3차원 영상에서 비대칭진단 계측항목의 재현도에 관한 연구김재형, 이기헌, 황현식, 김고운pp. 314-327분사처리 후 산부식 표면처리된 교정용 미니 임플랜트의 골유착능에 관한 연구국윤아, 김성훈, 이근혜, 강윤구, 모성서, 전미선pp. 328-336초소형 전기장치에 의한 미세 전류가 치아이동에 미치는 효과강승구, 박영국, 김동환pp. 337-346Ipriflavone 투여가 백서의 실험적 치아이동 후 치주조직의 재형성에 미치는 영향이기헌, 조진형, 황현식, 민지현pp. 347-357골격성 III급 부정교합자의 횡적인 골격과 악궁 형태에 관한 연구박희찬, 이진우pp. 358-370
원문 보기