Finite Element Analysis of Stress Distribution with Load Transfer Characteristics o f the Implant/bone Interface

임프란트 지지 보철물의 최적설계를 위한 전단계 연구로 임프란트와 주위 치조골 계면에서 골유착 형태로 이루어지는 하중전달 경로를 모사하였다. 본 연구에서는 임프란트를 둘러 싸는 계면골의 위 치 및 응력의 성격에 따라 골의 물성치를 조정하는 모델을 사용하였으며 임프란트 고정체 및 그 주 위의 골조직을 2 차원 축대칭 형상으로 모델링하였다. 3차원인 임프란트 형 상을 2차원의 축대칭 형상으로 모델링하는 과정에서, screw 형상의 고정체 나사를 톱니 (serrated) 형으로 단순화시켰고. 또한 임프란트를 골내에 삽입하기 위해 임프란트 고안된 self tap 부위의 나선형 groove 형상은 모 델링에서 제외시켰다. 모든 해석에 NISA의 NKTP type 3형 solid 요 소(4각형, 요소당 절점수 8 개)를 사용하였다. 유한요소해 석 의 오차를 감소시 키 기 위 한 방안으로 각 요소의 종횡 비 (aspect ratio)를 5.0 이내로 제한시켰으며, 또한 요소의 skew 정도를 줄이기 위해 요소의 corner 각을 45 - 135 도 범위로 제한하였다. 응력의 변화가 급격할 것으로 예상되는 임프란트의 나사산 주위와 임프란트 고정 체의 첨단부(apex) 에서는 세분화된 mesh를 사용하였고 한편 응력의 변화가 비교적 완만할 것으로 예상되는 부위에서는 큰 (coarse) mesh를 사용하여 계산량을 절감할 수 있도록 하 였다. 전체 모델링에는 3,967 개의 요소, 10928개의 절점이 사용되었다. 실험결과 골/임프란트 계 면의 골유착을 역학적 측면에서 모델링하고 이를 해석모델에 반영하기 위해 계면을 압축면 인장면 과 전단면의 범주로 나누어 하중전달 특성을 분리하여 해석에 반영한 결과, 압축면의 부위에 따라 약 20향 내외의 응력 차이를 보였다. 그러나 실제 임상측면에서 중요한 최대응력은 차이가 없었다. 따라서 치과용 임프란트에 의한 골응력 해석에 있어, 골유착을 완전결합으로 가정할 수 있다. 임프 란트 경부의 골소실의 결과 그 부위에서의 응력 집중의 완화에 기여하며, 그 결과 치조골 상단부에 최 대 응력이 집중된다.