임플란트와 지대주 간 접촉에 관한 3차원 유한요소 분석

Abstract

본 연구에서는 원추형 내측결합 임플란트에서 굽힘 모멘트를 유발하는 하중 부하 시 지대주의 체결 깊이와 식립체 내면 모양에 따른 임플란트 구조물의 응력분포를 비교 분석하였다. 임플란트 구조물의 등가 응력 분석을 위해 3차원 유한 요소법을 사용하였다. 식립체는 길이 10mm 직경 4.1mm, 지대주는 길이 7mm, 직경 4.8mm , 그리고 지대주 상부 보철물은 가로 세로 12mm 의 평평한 정사각형 윗면을 갖도록 설정하였다. 임플란트 구조물은 가로 세로 16mm 높이 25mm 인 지지골에 식립되도록 설정하였다. 응력 해석을 위해 다양한 내측결합 형태를 갖는 4가지 모델을 설정하였다. 4가지 모델은 체결 깊이가 3mm, 4mm 인 경우와, 각각의 체결 깊이에서 식립체 내면 결합부위에 육각홈이 있는 경우와 없는 경우로 구성되었다. 식립체 지대주 결합체는 450N의 전하중을 설정하였고, 보철물 교합면 중앙에서 5mm 떨어진 부위에 300N 의 수직 하중을 적용하여 3차원 유한요소법적 분석으로 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 임플란트 구조물에 굽힘 모멘트를 유발하는 하중이 발생할 경우 지대주와 식립체 간에 체결 깊이가 깊을 때 지대주와 식립체에 발생하는 최대 응력 값의 크기가 감소했다.

2. 같은 하중 상황에서 지대주와 접촉하는 식립체 내면이 원추형인 경우가 식립체 내면에 육각형 홈이 있는 경우보다 낮은 최대 응력 값을 보였다.

The purpose of this paper was to analyze on the stress distribution of internal conical implant-abutment connection based on the abutment connection depth and hexagonal internal key design under compressive forces which lead to the bending moment. Three-dimensional finite element analysis was used to analyze equivalent stress distribution of the implant complex. The implant complex was embedded in the supporting bone and the abutment was bonded with crown prosthesis that has a flat and rectangular top surface. Four models with various internal conical interface design including different implant abutment connection depth (3mm, 4mm), and shape of internal conical surface (with hexagonal internal key, without hexagonal internal key) was constructed. Preload of 450N was applied to abutment screw and external force of 300N was applied vertically to the top surface of the crown. Loading point were 5mm from the center of the crown. Within the limitation of this study, the following results were drawn.

1. In case of the 4mm connection depth, von Mises stress of implant complex decreased compared to the case of 3 mm connection depth.

2. When the internal hexagonal key did not exist at the internal conical surface, von Mises stress decreased compared to the case of the internal hexagonal key.