소형견(犬)의 견치와 열육치 교합력의 3차원 유한요소분석 및 치과보철 소재에 관한 연구 :3D FEM of the Bite Force of the Canine and Carnassial of Small Dogs and a Study on the Material of Dental Prosthesis

박유진

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박유진 (부산가톨릭대학교, 부산가톨릭대학교 대학원)

지도교수: 김치영

발행연도: 2020

저작권: 부산가톨릭대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수1

초록· 키워드

본 연구는 소형견(犬)의 견치와 열육치의 교합관계, 교합력 분석, 그리고 치과 보철치료에 적용 가능한 소재 등에 관하여 알아보기 위해 3차원 유한요소분석을 이용하여 폐구운동 시 하중이 가해지는 치아의 접촉부위를 확인하고, 접촉부위에 가해지는 교합력과 방향을 분석하였다. 치과용 CAD/CAM 프로그램을 이용하여 접촉부위를 관찰하고 두개골을 CT 촬영하여 3차원 모형을 제작하였다. 3차원 모형은 ABAQUS 프로그램을 이용하여 모형 전체를 해석모델로 선택하여 메쉬화하였다. 개폐운동 시 가해지는 수직 교합력을 재현하기 위하여 하악이 고정된 상태에서 상악을 폐구시켰다. 폐구운동 시 가해지는 외력을 100 N, 200 N, 300 N, 500 N, 1,000 N, 1,500 N으로 설정하고 하중을 가하여 등가응력 (Peak von-Mises stress)의 분포와 교합력의 방향을 분석하였다. 그리고 분석 결과를 참고하여 교합력의 방향에 따른 보철물의 압축파절강도를 관찰하였다. 하악의 견치와 열육치를 삭제하여 지대치 모형을 제작하고, zirconia, PMMA, Ni-Cr alloy 3종의 시편을 제작하였다. Co-Cr alloy로 실험 지그를 제작하고 견치는 후방과 설측으로, 열육치는 설측으로 기울여 아크릴 레진으로 매몰하였다. 지그에 시편을 접착하고, 만능재료시험기를 이용하여 시편이 파절될 때까지 하중을 가해 보철물의 압축파절강도를 관찰하였다.
위의 실험결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

1. 폐구운동 시 외력의 증가에 따라 접촉부위의 등가응력 값은 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 하악 견치의 등가응력 값은 증가했다가 감소하는 것으로 나타났다.

2. 상악 견치와 상·하악 열육치의 교합력은 동일한 방향성을 보였으나, 하악 견치는 불규칙한 방향성을 보였다.

3. 견치와 열육치의 시편의 압축파절강도는 Ni-Cr alloy가 가장 높게 나타났으며, zirconia, PMMA의 순서로 높게 나타났다.

4. 소형견의 견치에 후방과 설측으로 교합력이 가해질 때, zirconia와 PMMA는 치과보철 소재로 적용 가능한 압축파절강도를 가진다.

5. 소형견의 열육치에 설측으로 교합력이 가해질 때, zirconia는 치과보철 소재로 적용 가능성이 있으나, PMMA는 치과보철 소재로 적용이 부적절하다.

이상의 결과로 유추할 때 폐구운동 시 외력이 증가할수록 치아에 가해지는 등가응력 값은 커지지만 후방치아에서 먼저 접촉하여 교합력을 분산시킬 경우 전방 치아에 가해지는 교합력은 약해질 수 있다. 그리고 교합력이 가해지는 방향에 따라 보철의 압축파절강도는 달라질 수 있다. 본 실험에서는 소형견의 견치와 열육치에서 zirconia의 수의 치과보철 소재로의 적용 가능성을 확인하였고, PMMA는 수의 치과보철 소재로 적용 가능성이 낮은 결과를 얻었으나 두개골의 형태와 체중에 따라 분류된 더 많은 종류의 모형을 수집하고, 다양한 형태의 지대치를 바탕으로 보완한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

주제어 : 3차원 유한요소분석, 수의 치과보철, 열육치, 등가응력, 교합력

The aim of this study was to analysize the occlusal relationship between the canine and carnassial of small dogs, the bite force analysis and the materials applicable to dental prosthetic treatment. Occlusal relationship observation and bite force analysis were performed using dental CAD/CAM program and 3D finite element analysis. The contact area was observed using a dental CAD/CAM program, and a CT scan of the skull was performed to obtain a three-dimensional model. The 3D model was meshed using the entire model as an analytical model using the ABAQUS program. The maxilla was closed with the mandible fixed to reproduce the vertical bite force applied during the opening and closing movement. The external force applied during the closing movement was set to 100 N, 200 N, 300 N, 500 N, 1,000 N, 1,500 N, and the load was applied to analyze the distribution of equivalent stress (Peak von-Mises stress) and the direction of bite force.
After that, the compressive fracture strength of the prosthesis along the direction of bite force was observed with reference to the analysis results. The abutment models of mandibular canine and carnassial were prepared, specimens of zirconia, PMMA and Ni-Cr alloy were produced. The experimental jig was fabricated with Co-Cr alloy and buried in acrylic resin after make tilt to specified angle. The canine jig was tilted lingual side and posteriorly, the carnassial jig was tilted to lingual side. The specimen was attached to the jig and a load was applied until the specimen fractured using a universal testing machine to observe the fracture strength of the prosthesis.
As a result of the experiment, the following conclusions were obtained.

1. As the external force increased during the closing movement, the equivalent stress value of the contact area increased. However, the equivalent stress values of mandibular canines decreased after increasing.

2. The bite force direction of the maxillary canine, the maxillary and mandibular carnassials showed the same direction, but the mandibular canines showed irregular directions.

3. Ni-Cr alloy showed the highest compressive fracture strength of the canine and carnassial specimens, followed by zirconia and PMMA.

4. When the bite force was applied posteriorly and lingually to the canine of small dogs, zirconia and PMMA had the compressive fracture strengths applicable to dental prostheses.

5. When bite force was applied lingually to the carnassial of small dogs, zirconia had compressive fracture strength applicable to dental prosthetic materials, while PMMA had inadequate compressive fracture strength for dental prosthetic materials.

In conclusion, as the external force increases during the closing movement, the greater the equivalent stress value applied to the teeth. Nevertheless, when the bite force was first distributed from the rear tooth, the bite force applied to the front tooth was weakened. The compressive fracture strength of the prosthesis was changed according to the direction of the bite force. In this study, we confirmed the applicability of zirconia as a material for dental prosthesis of small dogs. However, PMMA has confirmed that the applicability is low. It is necessary to collect more classified models according to the skull shape and weight of dogs. In addition, follow-up studies should be supplemented using various types of abutments.

Key words : 3D finite element analysis, veterinary dental prosthesis, Carnassial, equivalent stress, bite force.

#3차원 유한요소분석 #수의 치과보철 #열육치 #등가응력 #교합력

제 1 장. 서 론 1
제 2 장. 이론적 배경 4
2-1. 수의 치과학 4
가. 수의 치과학의 정의 4
나. 수의 치과학의 연구 6
2-2. 치과 CAD/CAM system 8
2-3. 치과 CAD/CAM system 소재 10
가. Zirconia 10
나. PMMA 11
2-4. 교합력 측정 13
2-5. 유한요소분석 (Finite Element Analysis) 15
제 3 장. 3차원 유한요소분석에 의한 소형견의 견치와 열육치의 교합력 분석 17
3-1. 서 론 17
3-2. 연구 방법 19
가. Dental CAD를 이용한 교합관계 분석 20
나. 유한요소분석 21
(1) FEM에 의한 견치와 열육치의 최대응력 분석 24
(2) FEM에 의한 견치와 열육치의 교합력 방향 분석 24
3-3. 연구 결과 26
가. Dental CAD를 이용한 교합관계 분석 26
나. FEM에 의한 견치와 열육치의 최대응력 분석 28
(1) 상·하악 견치의 최대응력 분석 34
(2) 상·하악 열육치의 최대응력 분석 35
다. FEM에 의한 견치와 열육치의 교합력 방향 분석 37
(1) 상·하악 견치의 교합력 방향 분석 37
(2) 상·하악 열육치의 교합력 방향 분석 41
3-4. 고 찰 44
3-5. 결 론 47
제 4 장. 교합력의 방향에 따른 소형견의 치과보철물의 압축파절강도 비교 48
4-1. 서 론 48
4-2. 연구 방법 51
가. 실험 재료 52
나. 실험 모형 52
다. 실험 지그 53
라. 실험 시편 55
마. 실험 방법 57
4-3. 연구 결과 59
4-4. 고 찰 66
4-5. 결 론 70
제 5 장. 총 괄 71
참고문헌 73
ABSTRACT 80

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