http://dx.doi.org/10.4047/jkap.2012.50.1.10 ORIGINAL ARTICLE
서론
전악 혹은 부분 무치악 환자에 있어서 임플란트 고정성 보철 물은 오늘날 환자들에게 가장 선호받고 있는 치료방법중 하나 다. 하지만, 여러 가지 원인으로 이러한 치료가 불가능할 경우 치근 지지형 피개의치나 임플란트 지지형 피개의치가 또다른 수복방법으로 선택될 수 있다. 치주와 점막지지가 복합되어 있는 피개의치는 총의치와 비교해서 유지와 지지 및 안정성 등에서 많은 장점을 가진다.1
소수 잔존치의 경우나 임플란트에 있어서 지대치 수나 분포, 지대치 형태에 따라 피개의치의 성공율이 차이가 날 수 있으 며 다양한 요소 중 교합력에 따른 하중의 악골에 대한 전달양 상 또한 다양하게 나타날 수 있다.2피개의치를 위한 임플란트 유지장치에 있어서 치조골의 흡수가 심한 경우 바 구조가 임 상적으로 많이 사용되었고 응력분포 또한 유리하다고 알려져 있다.3하지만 일차적 고정을 얻기 어려울 경우 임플란트 간 일 차고정을 하지 않는 단일형 임플란트를 선택할 수 있다. 단일 형 유지장치로는 볼(ball) 유지장치, 자성유지장치, 이중관 유지 장치 등이 있다.
임플란트나 지대치의 수와 분포 양상 그리고 피개의치의 보 철적 디자인 등이 임플란트나 지대치 및 지지 골조직이 받는 부하에 영향을 받는다.2하악에 2개의 임플란트를 식립하고 이 중관 유지장치를 이용한 피개의치를 사용하였을 때 10년 동안 임상적, 방사선학적으로 우수한 결과를 얻었다는 연구가 있 다.4그러나, 하악에 3 - 4개의 임플란트를 가지는 경우 이중관 유지장치를 이용한 피개의치의 응력분포나 그 식립 위치에 따 른 응력 분포의 차이에 관한 연구는 현재까지 많지 않다.
이와 같은 임플란트 지지 보철물이 성공하기 위해서는 생역 학, 외과학, 생체재료학적 요인이 밀접한 관련이 있으며 골질 과 골량이 하악 임플란트 피개의치의 치료예후를 결정하는 매 우 중요한 인자이다.5-9Naert 등10은 하악 임플란트 피개의치에서 일어나는 합병증은 골유착 술식보다는 하악 피개의치의 보철 술식과 제작기술에 보다 많이 관련됨에 주목하여 임플란트의 식립위치, 생역학적인 고려, 교합 등과 같은 보철적 요인을 강 조하였다.
본 연구에서는 자연치와 임플란트에 있어서 각각 하악 제2 소구치 및 견치 부위에 Konus telescope를 이용한 피개의치를 했 을 경우를 3차원 유한요소분석을 통하여 지대치의 수와 위치
*교신저자: 우우이이형형
130-701 서울특별시 동대문구 회기동 1번지 경희대학교 치과병원 치과보철학교실 02-958-9340: e-mail, [email protected] 원고접수일: 2011년 10월 12일 / 원고최종수정일: 2011년 12월 23일 / 원고채택일: 2011년 12월 30일
텔레스코픽 크라운 임플란트 지지 피개의치와 치아 지지 피개의치의 하악골내 응력분포에 관한 유한요소분석
백장현∙이창규∙김태훈∙김민정∙김형섭∙권긍록∙우이형*
경희대학교 치의학전문대학원 치의학과 치과보철학교실
연구 목적: 이 연구의 목적은 텔레스코픽 크라운 하악 임플란트 지지 피개의치와 치아 지지 피개의치에서 지대치의 수와 위치에 따른 응력 분산을 비교하기 위함이다.
연구 재료 및 방법: 본 연구에서는 임플란트를 4개 식립하고 임플란트 지지 피개의치로 설계하였고, 식립 위치를 견치와 소구치 부위에 위치 별로 3개 또는 2개 존재 시를 실험군으로 설정하였다. 자연치아를 갖는 경우도 견치와 제2소구치 4개를 가진 경우를 대조군으로 설정하고 부위별로 3개 또는 2개를 가지는 경우를 실험군으로 설정하 였다. ANSYS Version 10.1 (Swanson, Inc., USA)로 분석하였다.
결과:악골내 응력의 경우, 전반적으로 임플란트(IM)로만 구성된 경우가 치아(TH)로만 구성된 경우에 비해 응력이 크게 발생하였다. 상부구조의 경우, 치아군(TH)과 임플란 트군(IM) 사이의 차이는 크게 없었으며 편측 견치와 제2소구치에 지대치 또는 임플란트가 위치하는 경우 가장 큰 응력이 나타났고 바(bar)에서 발생된 응력이 임플란트와 치아에서 발생되는 응력에 비해 상대적으로 훨씬 크게 발생하였다. 지대치와 임플란트의 경우, 치아군(TH)이 임플란트군(IM)보다 응력이 작게 발생하였다.
결론: 본 연구의 결과로부터 지대치(임플란트 또는 치아)를 설정할 때는 하중작용점과 지대치 사이의 거리가 너무 길어지지 않도록 지대치의 수와 위치를 확보해야 하며 소구치 자리에 지대치를 확보하는 것이 유리하다. 앞으로, 실제 임상에 적용하였을 경우, 임플란트 및 자연치아와 악골에 미치는 결과에 대한 연구가 더 필요할 것으로 생 각된다. (대한치과보철학회지 2012;50:10-20)
주요단어: 텔레스코픽 크라운; 피개의치; 응력분산; 유한 요소 방법
에 따라 자연치 혹은 임플란트와 잔존골에 미치는 응력의 차 이를 삼차원 유한요소해석을 통하여 비교 분석해보고자 한다.
연구 재료 및 방법 1. 하악골의 모델링
하악골은 1.5 mm 두께의 피질골로 둘러싸인 해면골로 모델 링하였다. 하악의 중절치간 부위, 견치 부위, 제2소구치 부위, 제2대구치 부위의 절단면에서 폭 6.0 mm의 하악골궁 형태를 모델링하였다. 하악골의 단면의 중심축은 25도 경사로 하고, 단면은 다음과 같은 폭과 높이로 하였다. 하악 중절치 간 부위 단면에서 상방 1/3 부위의 폭은 11.0 mm, 상방 2/3 부위의 폭은 11.5 mm, 하악골 높이는 30.0 mm로 하였다. 하악 견치 부위의 단 면에서 상방 1/3 부위의 폭은 11.0 mm, 상방 2/3 부위의 폭은 14.0 mm, 하악골 높이는 30.0 mm로 하였다. 제 2 소구치 부위의 단면 에서 상방 1/3 부위의 폭은 11.0 mm, 상방 2/3 부위의 폭은 11.5 mm, 하악골 높이는 28.0 mm로 하였다. 제 2 대구치 부위의 단면 에서 상방 1/3 부위의 폭은 13.0 mm, 상방 2/3 부위의 폭은 14.0 mm, 하악골 높이는 26.0 mm로 하였다(Fig. 1).11
2. 치아 및 임플란트 고정체의 모델링
치아는 치근의 길이 11 mm, 직경 4 mm의 형태로 단순화 하였 으며, 치조정 상방 2 mm의 간격을 두고 내관으로 이행 되도록 모델링 하였다. 임플란트 고정체의 경우 길이 10 mm, 직경 4 mm로 모델링 하였으며, 치아와 마찬가지로 치조정 상방 2 mm 의 간격을 두고 내관으로 이행되도록 모델링하였다. 내관의 경우 높이 6 mm, 6�의 경사를 가지도록 모델링하였으며, 실제 와는 달리 솔리드 형태의 모델링을 하여 내부의 물질과 외부 의 물질을 동일하게 설정하였다. 자연치아와 치조골 사이에는 0.2 mm의 치주인대를 개재시켰다 (Fig. 1).
3. Konus 외관 및 연결구조의 모델링
상부구조물의 경우 의치상과 인공치아 등의 구조물들이 있 지만, 이 연구에서는 점막에 의한 영향을 배제하였으며, 외관 간의 연결은 폭 1 mm, 높이 3 mm의 bar 형태의 구조물로 외관을 연결하였다. 연결된 구조물은 외관의 재질과 같은 재료의 물 성치를 부여하였으며, 외관과 연결구조 사이에는 개제된 구조 물이 없이 동일한 물성에 동일하게 거동하도록 모델링 하였다 (Fig. 1).
4. Konus 내관과 외관의 관계 모델링
실제로 내관과 외관 사이에는 마찰력이 존재하게 되며, 하중 을 가했을 경우에 미세하지만, 움직임이 발생하게 된다. 실제 적으로는 외관과 내관과의 사이에 어느 정도의 공간이 존재하 는지 정량적으로 계량하기는 어렵지만, 내관과 외관의 간극 (0.2 mm)에 내, 외관 재료의 탄성계수보다 극히 작은 탄성계수 를 적용한 물성치를 두어 (1/10 이하), 외관과 내관의 자유도 (degree of freedom)가 완전히 분리되어 외관이 하중을 받으면서 발생되는 변위가 내관으로 그대로 전달되는 것을 방지하도록 모델링 하였고, 내, 외관 사이의 공간에는 접촉 요소(contact ele- ment)를 적용하여 내, 외관이 마찰거동을 하도록 모델링 하였 다. 연결구조나 외관에 하중이 작용하여 변형이 발생하는 경 우에도 내관에 그러한 변형이 100% 그대로 전달되지 않고 외 관과는 다른 거동을 보이는 현상을 묘사할 수 있게 하였다 (Table 1).
5. 대조군과 실험군의 설정
자연치아의 경우 하악 제2소구치 부위와 견치 부위에 4개의 치아를 가지는 경우를 대조군으로 설정하고 양측 견치에만 2 개 존재하는 경우, 양측 제2소구치에만 2개 존재하는 경우, 편
10 mm 6 mm
2 mm
11 mm
A B 6� C
Fig. 1. Finite element model of A: mandible, B: natural tooth (left), implant (right), and abutments, C: outer crown and connector.
측 견치와 제2소구치에 2개 존재하는 경우, 견치 1개 없는 경우, 소구치 1개 없는 경우로 각각 5개의 실험군을 설정하였다. 임 플란트의 경우도 제2소구치 부위와 견치 부위에 4개를 식립하 였을 경우를 대조군으로 설정하고 양측 견치에만 2개 식립한 경우, 양측 제2소구치에만 2개 식립한 경우, 편측 견치부와 제2 소구치 부위에 2개 식립한 경우, 견치 1개와 제2소구치부 2개 식립한 경우, 제2소구치부 1개와 견치부위 2개 식립한 경우로 각각 5개의 실험군을 설정하였다(Table 2).
6. 해석 모델
ANSYS version 10.1 (Swanson Analysis System Inc., USA)에서 제 공하는 등매개 입체요소인 Solid 45를 이용하여 모델링하였다.
또한, 해석의 정확도를 높이기 위해서 locking 현상의 일종인 Hourglass 모드의 발생을 조절하도록 감차적분(Reduced Integration) 을 적용하였다.
7. 하중 조건
하중은 각종 교합력 분석자료12,13를 토대로 150 N의 수직 하중 을 기본 하중으로 선택하였다. 이 연구에서는 자연치아와 임 플란트의 하중에 대한 거동을 관찰하기 위함이 목적이므로, 정 적 하중을 가했으며, 하중 조건은 다음과 같다. 150 N이 견치 간 중앙점에 작용하는 경우 LC1 (LoadCase1), 150 N이 견치와 소구 치 중앙점에 작용하는 경우 LC2, 150 N이 소구치 후방 10 mm지 점에 작용하는 경우 LC3의 각각 3가지로 부여했다(Fig. 2A, 2B, 2C).
8. 임플란트와 자연치의 악골내 위치와 수에 따른 분류
악골 내 위치와 지대치의 위치와 수에 따른 분류와 자연치아 와 임플란트의 각각의 분류에 대한 표기는 다음과 같다(Table 2).
Table 1. Material properties
Young’s modulus (MPa) Possion’s ratio
Implant(Titanium) 110,000 0.35
Cortical bone 15,000 0.30
Cancellous bone 1,500 0.30
Bar(Gold alloy) 96,600 0.35
Teeth 18,600 0.31
Periodontal ligament 0.69 0.45
Table 2. Classification of teeth and implants by the number and area in mandible
Area on Mandible Teeth (TH) Implant (IM)
4 on 2ndPremolar & Canine TH-I IM-I
2 on both side of Canine TH-II IM-II
2 on both side of 2ndPremolar TH-III IM-III 2 on Canine & 2ndPremolar unilaterally TH-IV IM-IV
3 without a Canine TH-V IM-V
3 without a 2ndPremolar TH-VI IM-VI
Fig. 2. Loading conditions A. LC1: Vertical load was applied between canines (150 N). B. LC2: Vertical load was applied between canine and 2ndpremolars (150 N).
C. LC3: Vertical load was applied on 10 mm posterior area to 2ndpremolars (150 N).
A
B
C
결과
Figs. 3 - 8에 6가지 임플란트 및 자연치의 악골내 각 6가지 배 치 유형에 따른 3가지 하중 케이스(LC)를 해석한 경우의 응력 분포가 도시되어 있다. 각 해석케이스 및 하중케이스를 기준 으로 악골, 지대치, 연결장치에 발생한 최대 von Mises 응력을 Tables 3 - 5에 정리하였다.
1. 악골내 응력의 경우
전반적으로 임플란트(IM)로만 구성된 경우가 치아(TH)로만 구성된 경우에 비해 응력이 크게 발생하였다. 이는 임플란트 의 경우 하중이 작용하는 지점에서 가장 가까운 임플란트에 힘이 집중되는데 반해 치아의 경우에는 변형이 발생되면서 힘 이 주변의 치아로 분산되기 때문인 것으로 판단된다. 전반적
Fig. 3. Stress distributions of LC1 on peri-implant bone. A: TH-I, B: TH-II, C: TH-III, D: TH-IV, E: TH-V, F: TH-VI.
A
C
E
B
D
F
Fig. 4. Stress distributions of LC2 on peri-implant bone. A: TH-I, B: TH-II, C: TH-III, D: TH-IV, E: TH-V, F: TH-VI.
A
C
E
B
D
F 으로 소구치에만 치아 또는 임플란트가 있는 경우가 견치에만 존재하는 경우보다 악골에 미치는 영향면에서 유리한 것으로 판단된다. 응력분포도를 관찰했을 때 하중이 지지점에 근접하 고 고른 분산을 할 수 있을 때 응력이 치경부에 집중되지 않고 근단부로 전달되는 것을 관찰 할 수 있다(Figs. 3 - 8).
Table 3. Maximum von Mises stress values in mandible (MPa)
LC1 LC2 LC3 LC1 LC2 LC3
TH-I 5.74 5.77 16.95 IM-I 6.85 5.34 29.9
TH-II 5.47 19.74 71.18 IM-II 7.15 33.41 88.57 TH-III 15.15 16.88 25.87 IM-III 31.17 38.1 48.63 TH-IV 35.48 89.94 111.86 IM-IV 48.72 114.89 178.75 TH-V 7.61 10.2 22.51 IM-V 22.79 27.11 46.59 TH-VI 5.19 16.04 54.4 IM-VI 7.05 30.26 88.66 LC: load case, TH: tooth, IM: implant
Fig. 5. Stress distributions of LC3 on peri-implant bone. A: TH-I, B: TH-II, C: TH-III, D: TH-IV, E: TH-V, F: TH-VI.
A
C
E
B
D
F Table 4. Maximum von Mises stress values in the prostheses (MPa)
LC1 LC2 LC3 LC1 LC2 LC3
TH-I 369.76 241.46 1353.5 IM-I 362.77 245.23 1281.2 TH-II 366.27 863.76 3709.8 IM-II 363.9 926.2 3429.1 TH-III 956.12 845.43 1335 IM-III 610.4 570.31 784.1 TH-IV 1763.7 4852.5 8084.1 IM-IV 1602.1 4538.3 7925.4 TH-V 512.41 440.34 12868 IM-V 611.82 523.52 1288.5 TH-VI 366.37 817.92 3763.5 IM-VI 363.43 804.66 3387.7 LC: load case, TH: tooth, IM: implant
Table 5. Maximum von Mises stress values in teeth and implants (MPa)
LC1 LC2 LC3 LC1 LC2 LC3
TH-I 59.064 33.913 191.23 IM-I 67.302 39.064 210.89 TH-II 57.839 171.8 547.67 IM-II 68.857 217.09 588.11 TH-III 173.78 177.52 239.19 IM-III 219.72 252.42 304.98 TH-IV 262.38 630.08 883.77 IM-IV 313.3 711.17 1186.3 TH-V 92.211 97.069 206.86 IM-V 144.41 162.55 278.49 TH-VI 57.971 162.77 517.67 IM-VI 66.547 175.59 551.27 LC: load case, TH: tooth, IM: implant
2. 상부구조의 경우
치아군(TH)과 임플란트군(IM) 사이의 차이는 크게 없었으며 TH-IV및 IM-IV에서 가장 큰 응력이 나타났고 바(bar)에서 발생 된 응력이 임플란트와 치아에서 발생되는 응력에 비해 크게 발생되는데 이는 이중관 구조에 의해서 바에서 발생되는 힘이 그대로 임플란트나 치아에 전달되지 않고, 외관과 내관 사이 의 마찰이나 변형에너지로 소산되기 때문으로 판단하였다
(Figs. 3 - 8).
3. 지대치아와 임플란트의 경우
치아군(TH)이 임플란트군(IM)보다 작게 발생했는데 이는 치 아자체의 탄성, 치주인대의 역할에 기인한 것으로 보인다. 치 아군과 임플란트군 모두 TH-IV및 IM-IV에서 가장 큰 응력을 나타냈다(Figs. 3 - 8).
Fig. 6. Stress distributions of LC1 on peri-implant bone. A: IM-I, B: IM-II, C: IM-III, D: IM-IV, E: IM-V, F: IM-VI.
A
C
E
B
D
F
고찰
보철물의 생역학적인 안정을 위해서는 보철물과 악골에 하 중이 적절히 분산되어야 하며, 또한 하중이 어느 특정 부위에 과도하게 집중되지 않도록 설계되어야 한다. 하악의 임플란트 피개의치의 유지장치에 따른 응력 분석에 관한 여러 연구가 있었다. 2001년에 Heckmann 등13은 5가지 유지장치로 하악에 임
플란트 피개의치 설계시 임플란트와 의치상 지지부위의 응력 크기를 strain-gauge법으로 측정, 분석하였다. 하악에 2개의 임 플란트를 식립하고 후방 연장부위에 하중을 가했을 때 응력을 측정, 비교하였는데, 임플란트의 원심면에서는 완압형 이중관, 바, 볼, 자성 유지장치에서는 대동소이하게 낮은 응력을, 비완 압형 이중관에서는 네가지 유지 장치에 비해 높은 응력값을 보였고, 임플란트의 근심면에서는 비완압형 이중관이 가장 낮
Fig. 7. Stress distributions of LC2 on peri-implant bone. A: IM-I, B: IM-II, C: IM-III, D: IM-IV, E: IM-V, F: IM-VI.
A
C
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은 응력을, 완압형 이중관과 볼, 자성 유지장치는 이보다 높은 응력을, 바 유지장치는 나머지 네 가지 유지장치보다 유의성 있게 큰 응력을 보였으며, 의치상지지 부위에서는 비완압형 이중관이 가장 낮은 응력을, 다음으로 바 유지장치가, 그리고 자성, 볼, 완압형 이중관 유지장치의 순서로 응력값이 크게 나 타났다고 하였다. 1998년에 Menicucci 등14은 하악의 완전 무치악 에 2개의 임플란트로 바/클립 유지장치로 수복한 경우와 볼 유
지장치로 수복한 경우의 응력을 유한요소법으로 비교 분석하 였다. 제1대구치 부위에 35 N을 가했을 때, 비작업측 점막에는 볼 유지장치에서 더 큰 응력이, 작업측 점막에서는 바/클립이 10%정도 더 큰 응력이 발생하였으며, 임플란트 주변골에서는 볼 유지장치보다 바/클립 유지장치가 더 큰 응력이 발생했다 고 하였다. 반면 Krennmair 등15은 임플란트 유지 피개의치에서 볼 유지장치와 완압형 텔레스코픽 유지장치 모두 임플란트 성
Fig. 8. Stress distributions of LC3 on peri-implant bone. A: IM-I, B: IM-II, C: IM-III, D: IM-IV, E: IM-V, F: IM-VI.
A
C
E
B
D
F
공율, 치은주위조직, 환자 만족도 면에서 차이를 보이지 않았 다. 그러나, 볼 유지장치의 경우 보철적 술후 처치 횟수가 증가 되었다. 이러한 선학들의 연구들은 대부분 하악골에 2개의 임 플란트를 식립한 점막-지지 또는 점막, 임플란트-지지인 경우 를 분석하였다. 이에 본 연구에서는 임플란트를 4개 식립하고 임플란트-지지의 피개의치로 설계하였고 식립 위치를 견치와 소구치 부위에 위치별로 3개, 2개 존재시를 실험군으로 설정하 였다. 자연치아를 갖는 경우도 견치와 제2소구치 4개를 가진 경우를 대조군으로 설정하고 부위별로 3개와 2개를 가지는 경 우를 실험군으로 설정하였다. 본 연구에서 악골에 발생한 최 대응력은 자연치의 경우 TH-IV의 LC3에서의 111.86 MPa였고 임 플란트의 경우 IM-IV의 LC3에서의 178.7 MPa이었다. 치밀골에 서는 48 MPa, 해면골에서는 4.8 MPa에서 골흡수가 일어난다는 선학들의 연구 결과16에 근거해 볼 때 점막지지나 교합관계가 임상에서와는 차이가 있지만 두 군 모두 병적 골 흡수가 일어 날 수 있는 큰 응력이라고 볼 수 있다. 지점이 2개씩인 TH-II와 TH-III, IM-II와 IM-III의 경우 저작력이 주로 소구치-대구치에 전해진다는 가정을 했을 때 LC3에서의 응력발생의 크기를 보 면 치아 또는 임플란트가 2개씩 있는 TH-II 및 IM-II가 TH-III 및 IM-III에 비해 크게 발생하는 것을 관찰할 수 있다. 이를 통해 전 반적으로 소구치에만 치아 또는 임플란트가 있는 경우가 견치 에만 존재하는 경우보다 악골에 미치는 영향면에서 유리한 것 으로 판단된다.
바(bar)에서 발생된 응력이 임플란트와 치아에서 발생되는 응력에 비해 상대적으로 훨씬 크게 발생되는데 이는 이중관 구조에 의해서 바에서 발생되는 힘이 그대로 임플란트나 치아 에 전달되지 않고, 외관과 내관 사이의 마찰이나 변형에너지 로 소산되기 때문으로 판단할 수 있다. 본 실험에서 설계한 바 (bar)의 단면이 직사각형 형태로 수직하중에 대한 저항성은 뛰 어나지만 수평하중에 대해서는 취약할 수 있으므로 bar를 다 양한 형태로 설계하여 수직하중과 수평하중에 의한 응력에 대 해 더 많은 연구가 필요하리라 판단된다.
본 실험의 경우 자연치아와 임플란트에서 모든 하중을 받는 것으로 계산하였고, 실제 가철성 의치에서 나타나는 점막의 영향을 배제하였기 때문에, 실제 임상에서는 지대치와 임플란 트 및 악골에 미치는 최대 응력의 크기 차이는 실험 결과보다 작을 수 있다. 하지만 이상의 결과로부터 적절한 지대치 수와 위치의 확보가 악골 및 지대치나 임플란트 및 상부구조에 발 생하는 응력에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
결론
본 연구의 결과로부터 지대치(임플란트 또는 치아)를 설정 할 때는 하중작용점과 지대치 사이의 거리가 너무 길어지지 않도록 지대치의 수와 위치를 확보해야 하며 소구치 자리에 지대치를 확보하는 것이 유리하다. 앞으로, 실제 임상에 적용 하였을 경우, 임플란트 및 자연치아와 악골에 미치는 결과에
대한 연구가 더 필요할 것으로 생각된다.
참고문헌
1. Brewer AA. Overdentures. 2nded. Mosby, St. Louis; 1980.
2. Fanuscu MI, Caputo AA. Influence of attachment systems on load transfer of an implant-assisted maxillary overdenture. J Prosthodont 2004;13:214-20.
3. van Kampen F, Cune M, van der Bilt A, Bosman F. Retention and postinsertion maintenance of bar-clip, ball and magnet attachments in mandibular implant overdenture treatment: an in vivo comparison after 3 months of function. Clin Oral Implants Res 2003;14:720-6.
4. Heckmann SM, Schrott A, Graef F, Wichmann MG, Weber HP.
Mandibular two-implant telescopic overdentures. Clin Oral Implants Res 2004;15:560-9.
5. Engquist B, Bergendal T, Kallus T, Linden U. A retrospective mul- ticenter evaluation of osseointegrated implants supporting over- dentures. Int J Oral Maxillofac Implants 1988;3:129-34.
6. Hutton JE, Heath MR, Chai JY, Harnett J, Jemt T, Johns RB, McKenna S, McNamara DC, van Steenberghe D, Taylor R, et al. Factors related to success and failure rates at 3-year fol- low-up in a multicenter study of overdentures supported by Bra�nemark implants. Int J Oral Maxillofac Implants 1995;10:33- 42.
7. Johns RB, Jemt T, Heath MR, Hutton JE, McKenna S, McNamara DC, van Steenberghe D, Taylor R, Watson RM, Herrmann I. A multicenter study of overdentures supported by Bra�nemark implants. Int J Oral Maxillofac Implants 1992;7:513-22.
8. Lekholm U, Zarb GA. Patient selection and preparation. In:
Bra�nemark PI, Zarb GA, Albrektsson T, editors. Tissue integrated prostheses: Osseointegration in clinical dentistry. Chicago:
Quintessence; 1985. p. 199-209.
9. Goodacre CJ, Kan JY, Rungcharassaeng K. Clinical complications of osseointegrated implants. J Prosthet Dent 1999;81:537-52.
10. Naert I, De Clercq M, Theuniers G, Schepers E. Overdentures supported by osseointegrated fixtures for the edentulous mandible:
a 2.5-year report. Int J Oral Maxillofac Implants 1988;3:191-6.
11. Yokoyama S, Wakabayashi N, Shiota M, Ohyama T. Stress analysis in edentulous mandibular bone supporting implant- retained 1-piece or multiple superstructures. Int J Oral Maxillofac Implants 2005;20:578-83.
12. Ralph WJ. The effects of dental treatment on biting force. J Prosthet Dent 1979;41:143-5.
13. Heckmann SM, Winter W, Meyer M, Weber HP, Wichmann MG.
Overdenture attachment selection and the loading of implant and denture-bearing area. Part 2: A methodical study using five types of attachment. Clin Oral Implants Res 2001;12:640-7.
14. Menicucci G, Lorenzetti M, Pera P, Preti G. Mandibular implant- retained overdenture: finite element analysis of two anchor- age systems. Int J Oral Maxillofac Implants 1998;13:369-76.
15. Krennmair G, Seemann R, Weinla¨nder M, Piehslinger E.
Comparison of ball and telescopic crown attachments in implant- retained mandibular overdentures: a 5-year prospective study. Int J Oral Maxillofac Implants 2011;26:598-606.
16. Curry J. The mechanical adaptations of bones. Princeton University Press. 1984.
A FEM study on stress distribution of tooth-supported and implant-supported overdentures retained by telescopic crowns
Jang-Hyun Paek, DMD, MS, Chang-Gyu Lee, DMD, MSD, PhD, Tae-Hun Kim, DDS, Min-Jung Kim, DMD, Hyeong-Seob Kim, DMD, MSD, PhD, Kung-Rock Kwon, DMD, MSD, PhD, Yi-Hyung Woo*, DMD, MSD, PhD
Department of Prosthodontics, School of Dentistry, Kyung-Hee University, Seoul, Korea
Purpose: The purpose of this study was to investigate the stress distribution in mandibular implant-supported overdentures and tooth-supported overdentures with telescop- ic crowns. Materials and methods: The assumption of this study was that there were 2, 3, 4 natural teeth and implants which are located in the second premolar and canine regions in various distributed conditions. The mandible, teeth (or implants and abutments), and connectors are modeled, and analyzed with the commercial software, ANSYS Version 10.1. Stress distribution was evaluated under 150 N vertical load bilaterally on 3 experimental conditions - between canine areas, canine and 2ndpremolars, 10 mm pos- terior to 2ndpremolars. Results: Overall, the case of the implant group showed more stress than the case of the teeth group in stress distribution to bone. In stress distribution to superstructures of tooth and implants, there was no significant difference between TH group and IM group and the highest stress appeared in TH-IV and IM-IV. The stress caused from bar was much higher than those of implant and tooth. TH group showed less stress than IM group in stress distribution to abutment teeth and implant.
Conclusion: The results shows that it is crucial to make sure that distance between impact loading point and abutment tooth does not get too far apart, and if it does, it is at best to set abutment tooth on premolar tooth region. It will be necessary to conduct more experiments on effects on implants, natural teeth and bone, in order to apply these results to a clinical treatment. (J Korean Acad Prosthodont 2012;50:10-20)
Key words: Telescopic crown; Overdenture; Stress distribution; Finite element method
*Corresponding Author: Yi-Hyung Woo
Department of Prosthodontics, School of Dentistry, Kyung-Hee University, #1, Hoegi-Dong, Dongdaemun-Gu, Seoul, 130-701, Korea +82 2 958 9340: e-mail, [email protected]
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Received October 12, 2011 / Last Revision December 23, 2011 / Accepted December 30, 2011 ORIGINAL ARTICLE
