기본 전제
1)
교합은 치과 수복학의 공통분모이다. 상하악 접촉 (교합접촉)은 저작근 수축의 필연적인 결과이다. 그리 고 치아의 접촉은 마찰을 유발한다. 보철의 가장 중요 한 목적은 건강한 치아접촉을 만들고 유지하는 것이 다. 보철과 연관된 교합개념은 기원전 1600～1687년 부터 언급되기 시작했다1).
기본 시스템
인간의 악교합 시스템은 기본적으로 diarthrodial ginglymus 관절역학을 가지는 근신경계와 골격계로 구성된 3급 지렛대 이다. 이것의 받침점은 두개골의 glenoid fossa 내에 있다. 근신경학적으로, 이것은 측두 근, 교근, 내외측 익돌근과 설상, 설하근에 관여하는 삼차신경, 안면신경과 제1경신경에 의해 조절된다.
교신저자:송영대
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그림 1. 맨 위부터 1급 지렛대 (시소), 가운데 2급 지렛대 (호두까개), 아래 3급 지렛대 (핀셋)
시간의 함수(函數)로서의 교합
이손치과의원
송 영 대
교합은 치과 수복학의 공통분모이다. 상하악 접촉 (교합접촉)은 저작근 수축의 필연적인 결과이다. 그리고 치아의 접촉은 마찰을 유발한다. 보철의 가장 중요한 목적은 건강한 치아접촉을 만들고 유지하는 것이다. 이 시스템은 치아와 악골의 위치, 행동패턴, 해(害)를 피하려는 인간의 적응 같은 여러 가지 변수에 의해 복잡해진다. 그러기 위해서는 균형교합 보다는 전치 또는 견치 유도 교합이 바람직 하다. 하지만, 총의치의 경우에는 틀니의 안정성을 위해 유치악과는 다른 접근이 필요하다.
Key words: 교합, 전치유도, 견치유도, 총의치 안정성
복잡한 요인
이 시스템은 치아와 악골의 위치, 행동패턴, 해(害) 를 피하려는 인간의 적응 같은 여러 가지 변수에 의해 복잡해진다. 조절된 반사작용은 골성장, 비대칭, 수면 패턴, 치아 구조의 변화, 치아 부착 상태, 치아 상실, 부정 교합, 그리고 노화 현상 같은 것들을 보상한다.
Background
상실된 치아의 수복은 많은 결과를 야기한다: 환자 의 적응, 보철물의 유지, 발음, 저작. 더욱이, 총의치는 특별한 문제를 야기한다. 총의치의 유지는 기능에 심 각한 장애물이다. 균형교합이 틀니의 유지를 위한 부 가적인 방법으로 사용되었고, 이것이 유치악에도 확 대 적용됨으로써 치아의 마모나 혼란을 야기하게 되 었다.
Articulator design
Articulator design은 예를 들면 중심교합의 위치, 균 형교합, 전치 또는 견치 유도, 악관절의 기능과 성장 같은 것들을 추정한다는 무언의 기본 근본 가정으로 비롯된 paradigm 이다.
Bonwill's paradigm
틀니의 안정성과 연관된 Bonwill's2) paradigm은 치 아는 모든 측방운동 시 접촉해야 한다는 것을 가정한 다. 현재의 진단 왁싱이 아직도 균형교합을 기초로 한 다. 예를 들어, gnathology 학파들은 유치악 환자의 치 료 계획을 추후에 발견되는 변화들을 포함하는 균형 교합의 왁싱으로 시작한다3). Stuart, Stallard, McCollum4,5)의 노력으로 균형교합을 부여하는데 필 요한 여러 요소들을 아우르는 아주 정교한 교합기가 제작되었다. 이것에 기초한 연구들이 계속되었고 후 에 D'Amico, Shuyler6)와 Williamson에 의한 연구에 의 해 전치유도 악골 운동의 방향으로 전환된다7).
Dynamics: Ginglimi-Arthrodial Joint 물리학에서 마찰의 개념이 교합과 관계된 여러 문 제들을 해결하는 방법으로 사용될 수 있다. 자유 물체 역학 (예를 들어, 스키)은 활주 운동을 이해하는데 도
움이 된다. 자유 물체 역학을 언급하기 전에 악골 운 동을 간단히 짚어보자.
하악은 2가지 운동으로 제한된다: 회전 운동과 활 주 운동. Glenoid fossa, 하악과두와 연관된 구조들의 복합체는 활주 운동 도중에 회전 운동을 허용한다. 이 러한 복합체는 ginglimi-arthroidal 관절이라고 알려져 있고, 특히 하악의 경우에는 diarthrodial ginglimus joint8)이다. 회전 운동은 개구 시에는 설상, 설하근의 활성으로, 폐구 시에는 저작근의 활성으로 이루어진 다. 여기에는 악골 운동과 연관된 여러 가지 반사작 용, 습관, 그리고 행동패턴 들이 포함된다9,10). 활주 운 동은 한쪽 또는 양쪽의 외측 익돌근의 작용으로 시작 되고, 흔히 회전 운동을 포함한다. 활주 운동 도중의 치아 접촉은 마찰을 유발한다11). 분명히, 균형성 교합 의 존재는 최고의 안전성을 제공하지만, 최고의 마찰 을 유발한다. 그럼 이제 2 가지의 의문이 생긴다.
1. 하악은 중심위 (또는 중심교합위) 이외의 다른 어 떠한 위치에서도 안정 되어야 하나?
2. 이것은 모든 수복학에 어떻게 연관되어야 하나?
마찰, 활주 운동 공학의 간단한 설명 두 물체의 마찰에 관한 두 가지 실험적 사실을 보 자; 첫째, 마찰은 접촉면의 면적과 거의 상관이 없다.
예를 들어, 테이블 위에서 벽돌을 미끄러뜨릴 때, 벽 돌을 눞히거나 세우거나 마찰력은 같다. 둘째, 마찰은 표면에 가해지는 무게와 비례한다. 벽돌 3장을 쌓으 면 마찰력은 3배 증가한다. 이것은 하중(L)에 대한 마 찰(F)의 비율이 일정하고 마찰계수 F/L로 지정되며, μ (mu)로 표시된다. 이것의 단위는 힘의 단위로 측정된 다 (pounds or Newton) 나무 테이블 위에서 벽돌을 움 직일 때, 마찰계수가 약 0.5 정도 되며 이것의 의미는 벽돌무게의 약 1/2이 벽돌을 계속 운동시키기 위해 필 요하다는 것을 의미한다. 상대적으로 운동하는 2개의 표면 사이에서 일어나는 마찰을 kinetic friction 이라 한다. 이와 반대로 움직이지 않는 표면 사이에서 일어 나는 static friction은 0부터 최초 운동을 일으키는데 필요한 최소한의 힘 사이에서 다양하게 나타나며 운 동을 유지할 때 보다 항상 크다. Sliding friction의 마 찰계수는 rolling friction 보다 100배에서 1000배 정도 더 크다.
Degeneration versus Aging
행동패턴에 의한 존재하지 않아야 하는 비기능적 인 치아접촉, 마찰은 masticatory system의 초기 파괴 를 야기한다. 건강한 노화 현상에서는 오래 걸리는 과 정이 마찰에 의해 초기에 빠른 속도로 일어나게 된다.
Translation, Free Body Mechanics 두 치아 사이의 static과 kinetic 마찰은 힘과 연관이 있다. 이 힘은 저작근의 수축에 의해 좌우된다. 마찰 계수는 일정하므로 마찰의 증가, 즉 힘의 증가는 일정 거리를 움직이는데 외측익돌근의 더욱 큰 힘이 필요 하게 된다. 전방 운동에 반하여 측방 운동은 방향의 효과 때문에 힘을 증가시킨다. 즉 마찰이 증가되고, 그러므로 치아 표면의 접촉 시간이 증가된다, 치아 접 촉 이개가 동반되는 활주 운동은 2가지 이유로 더 적 은 에너지가 필요하다. 첫번째로 악골의 이개는 치아 간의 마찰의 감소로 인하여 저작근이 수축하는데 더 적은 힘이 필요하다12). 둘째로 경사면에서 일어나는 운동이 비교적 활주 방향과 평행하다. 부정확한 폐구 또한 마찰을 증가시킨다.
Anatomic engineering of the masticatory system
하악의 받침점은 측두근 삽입의 후하방에 있고, 최 후방 구치의 후상방에 있다. 측두근은 최후방 구치보 다 후상방으로 삽입되고 측두와 내로 펴져 나간다. 측 두근의 하방은 교합 평면과 평행하고 하악을 후퇴 시 키는 작용을 한다. 특히 급격한 폐구 시에 현저히 작 용한다. 외측 익돌근은 하악과두로 삽입되고 거의 교 합 평면과 평행하게 하악을 전방 운동 시키며 후방 변위를 방지하는데 도움을 준다13). 교합근들은 폐구 와 활주운동을 유발한다. 이런 것들이 구강 내 마찰의 원안들이다.
교합 부하의 첫번째 영향은 이러한 시스템의 운동 원리에서 찾아봐야 한다. 우리는 3급 지렛대에 대해 다루고 있다는 것을 잊지 말자. 이러한 지렛대는 지렛 점이 맨 끝에 위치하고, 힘은 지렛점 전방에서 적용되 며 운동은 힘의 전방에서 발생한다. 이러한 경우 전방 에 위치하는 치아는 후방에 위치하는 치아보다 부하를 적게 받는다14). 또한 Williamson에 의해 언급된 것처럼 후방 치아의 접촉의 상실로 부하는 더욱 감소한다12).
3급 지렛대의 단점을 얘기할 때 기계적인 면을 언급 해야 하지만, 척추 동물에 있어서는 이것을 다르게 생 각해 봐야 한다. 척추 동물의 구강 지렛대 시스템은 최소 3-4억년 동안 성공적으로 사용되고 있고, 이것을 고려할 때 이 시스템의 장점이라고 여길 수 있는 충 분한 시간이다.
Benefits of the class III lever in Homo Sapiens
구강의 3급 지렛대의 장점은 다음과 같다.
1. 큰 개구량을 허용한다.
A 안전하게 급격한 폐구 가능 B 효과적인 견치 기능 C 효과적인 음식물 조작 D 폐구시의 속도 2. 각기 다른 치아의 형태
A 특별한 치아 형태로의 진화 B 음식에 따라 적절한 교합력의 사용
3. arthrodial joint mechanism의 존재 하에서 전방 유도 를 통한 마찰력 감소
회전운동
회전 운동은 교근, 내측 익돌근, 측두근과 설상, 설 하근의 기능이며, 이것은 중력과 관계되어 악골을 개 구하거나 폐구 시에 작용한다. 정상적인 교합 위치로 부터 중력의 도움으로 악골을 이개시키는 회전 운동 은 활주 운동보다 스트레스가 적다. 회전 운동은 하품 과 같은 과도한 개구 시를 제외하고는 근육과 관절에 외상을 거의 일으키지 않는다. 회전 운동과 활주 운동 을 고려할 때 흥미 있는 의문이 야기된다. 활주운동의 마찰력은 견치를 지나치면 회전 운동이 발생되어 마 찰력이 감소될까? Williamson과 D'Amico15)의 연구에 따르면 교근, 측두근, 내,외측 익돌근의 긴장이 현저 히 감소할 가능성이 제기 되었다. 근육의 긴장이 감소 하면 전체 gnathological system 내로 전해지는 에너지 가 감소한다. 측방 운동의 안정성과 전치 유도를 정확 히 이해하는 것이 이것에 도움을 줄 것이다.
결 론
회전 또는 활주 운동 시, 치아에 가해지는 유해한 힘은 치아 접촉으로 발생되는 마찰력 때문이다. 그러
므로 하악이 중심 교합위가 아닌 다른 위치에 있을 때는 상하악 치아간의 접촉 대신 치아가 이개되어 마 찰로 인한 유해한 힘이 치아에 전달되지 않도록 하고, 하악의 중심위가 아닌 위치에서는 치아가 이개 또는 최소한의 접촉만 이루어져 하악이 안정되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 하악의 회전, 활주 운동 시 마찰력이 적으면 교합근의 에너지가 적게 필요하 게 된다. 그러기 위해서는 균형교합 보다는 전치 또는 견치 유도 교합이 바람직 하다. 하지만, 총의치의 경 우에는 틀니의 안정성을 위해 유치악과는 다른 접근 이 필요하다.
Bibliography
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St.Louis, The C.V. Mosby Company, 1940 in Boucher Co, Hickey JC, Zarb GA: Prosthodontic Treatment For Edentulous Patients. St.Louis, The C.V. Mosby Company, 1975.
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14. Mansour RM: Analysis of occlusal forces in mandibular terminal hinge position and lateral excursive positions.
Ph,D. thesis in biomedical engineering. Drexel University 1974.
15. D'Amico, Angelos: Functional occlusion of the natural teeth of man. J Prosthet Dent 11;899-915:1961.
ABSTRACT
Occlusion as a function of time
Young-Dai SongEson Dental Clinic
Occlusion is the restorative common denominator. Jaw contact (tooth contact) is the inevitable consequence of the contraction of the masticatory muscles. Tooth contact results in friction. Restorative dentistry's primary goal is the attainment and maintenance of healthy tooth contact. In order to prevent harmful effect on the tooth due to friction, tooth would be better discluded during rotation and translation and jaw would be unstable at any eccentric position. Therefore, the anterior or canine guidance occlusion needs to be the treatment choice of the occlusion for dentulous patient. However, in case of edentulous case, the denture stability must be considered.
Key word : occlusion, anterior guidance, canine guidance, denture stability,