중증 총생 치열에서 투명교정기를 이용한 치아 교정 치료의 생체역학적 효용성 및 효과 분석 :A Study on the Biomechanical Efficacy and Effectiveness of Transparent Aligners for Orthodontic Treatment of Moderate Crowding Dentition

서정희

학위논문

저자정보: 서정희 (인제대학교, 인제대학교 대학원)

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치아의 배열이 고르지 못하거나 상·하악 치열궁의 위치가 서로 어긋나있는 상태를 부정교합이라 하며, 특히 전치부의 치열이 고르지 못한 총생의 사례가 대부분을 차지하고 있는 것으로 알려져 있다. 치아 교정 치료는 부정교합을 정상으로 치료하는 치과의 치료법으로서, 교정 장치에서 치아로 하중이 전달되면 하중의 방향으로 치아가 이동하여 치주인대와 치조골에서 압박과 인장의 특성 변화가 발생하여, 압박 부위에는 골흡수, 인장 부위에는 신생골 생성의 치조골 재형성 과정이 진행된다. 이는 pressure-tension 이론에서 알려진 바와 같은 치주인대와 치조골의 변화로서, 치아가 이동 후 치조골의 재형성으로 인해 새로운 위치에서 치아가 고정되는 기전으로 교정 치료가 진행된다. 교정 치료에 사용되는 장치로는 bracket과 arch-wire로 구성되는 고정식 장치와 투명한 고분자 시트로 제작되어 환자가 직접 탈부착할 수 있는 투명교정기가 사용되고 있다. 투명교정기는 고정식 장치에 비해 장치의 특성상 타인이 쉽게 인지하지 못해 환자의 심미적 만족감이 높고 낮은 교정 하중으로 인해 안면 부위의 통증이 낮은 것이 장점이지만, 고정식 장치 대비 적은 치아의 움직임으로 인해 경증의 총생 치열에 국한되어 사용되고 있다. 최근에는 임상에서 중증 총생에도 투명교정 치료를 시도하고 있으나 아직 논란의 여지가 있는 상태이며, 중증 총생에서 투명교정 치료의 효과에 대한 생체역학적 분석 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 유한요소해석을 통해 중증 총생 치열에서 투명교정기를 이용한 치아 교정 치료의 생체역학적 효용성과 치료 효과를 분석하고자 하였다. 투명교정 치료의 유한요소분석을 위해 정상인의 3차원 치아-치조골과 0.5와 0.75mm 두께의 투명교정기, 고정식 장치의 유한요소모델을 개발하였으며, 정상인의 치아 이동 실험 연구와 교정 장치에서 발생하는 교정 하중 측정 시험을 실시하여 획득한 결과와 비교하여 개발한 모델의 교정 치료 분석 적용에 대한 타당성 검증을 실시하였다. 검증된 정상 치아-치조골 유한요소모델에서 중절치의 위치 변형을 구현하여 경사와 축 회전, 치간 이개의 경증 총생과 각 변형을 조합한 중증 총생의 교정 치아-치조골 모델로 구현하고, 구현된 모델에 각 교정 장치 모델이 적용된 교정 치료 모델을 개발하였다. 실제 치아 교정 상황을 구현하기 위해 model activation & de-activation 하중 조건을 적용하여 교정 치료 유한요소해석을 실시하고, 치아 이동과 투명교정기의 최대 von-mises 응력, 치주인대와 치조골의 주응력을 분석하였다. 해석의 결과를 통해 0.75mm 두께의 투명교정기를 이용한 교정 치료는 경사와 축 회전 변형의 교정 치료에 효과가 있을 것으로 예상되며, 고정식 장치에 비해 치근 흡수와 통증은 감소할 것으로 판단된다. 특히 중증 총생 치열에서도 투명교정기를 사용한 교정 치료가 가능할 것으로 판단되며, 치간 이개의 변형이 포함되지 않은 교정 치료에서 효율 높은 치아 이동이 가능할 것으로 판단된다. 0.5mm 두께의 투명교정기는 모든 유형의 교정 치료에서 0.75mm의 투명교정기에 비해 교정 치료 효과가 낮을 것으로 판단된다. 이러한 결과는 중증 총생에서 투명교정 치료의 효과를 분석하는데 보조적인 자료로 활용 가능할 것으로 사료된다. 다만 본 연구에서는 최근 중증 총생 치열의 효과적인 투명교정 치료를 위해 사용되는 attachment를 고려하지 않은 투명교정 치료의 생체역학적 분석 결과로서 향후 attachment를 포함한 중증 총생 치열의 투명교정 치료에 대한 생체역학적 분석 연구가 필요할 것으로 사료된다.

#교정 치료 #투명교정기 #유한요소해석 #생체역학적 효용성 및 효과

국 문 초 록 ⅰ
ABSTRACT iv
Ⅰ. 서론 1
A. 연구 배경 3
1. 치주(Periodontium)의 해부학적 구조 및 특성 3
2. 부정 교합(Malocclusion) 6
3. 치아 교정(Orthodontics) 9
a. 고정식 장치(Fixed Appliance) 12
b. 투명교정기(Transparent Aligners) 14
4. 투명교정 치료의 효과에 대한 이전 연구 16
a. 임상 연구 16
b. 생체역학적 분석 17
B. 연구 목적 19
Ⅱ. 연구 재료 및 방법 20
A. 교정 치료의 유한요소해석을 위한 모델 개발 및 검증 20
1. 치아-치조골 모델 20
a. 정상 모델 20
b. 총생 모델 23
2. 교정 장치 모델 25
a. 투명교정기 모델 25
b. 고정식 장치 모델 27
3. 교정 치료 모델 28
4. 유한요소모델의 검증 29
a. 정상 치아-치조골 모델 29
b. 교정 장치 모델 31
B. 투명교정기 및 고정식 장치를 이용한 교정 치료의 해석 36
1. 교정 치료 해석 조건 36
a. 경계 및 접촉 조건 36
b. 하중 조건 37
c. 데이터 분석 43
Ⅲ. 연구 결과 45
A. 유한요소모델의 검증 45
1. 치아-치조골 모델 45
2. 교정 장치 모델 45
B. 교정 치료 해석 47
1. 치아 이동 47
2. 투명교정기의 최대 Von-Mises 응력 51
3. 치주인대 및 치조골의 주응력 52
Ⅳ. 고찰 56
Ⅴ. 결론 61
참고 문헌 62

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