경골의 피질골 두께는 골절 위험 및 전반적인 골 상태와 관련이 있다. 본 연구의 목적은 생체 외 조건의 소경골에서 초음파를 이용하여 피질골 두께를 측정하기 위한 두 가지 다른 방법의 타당성을 조사하는 것이다. 반사법에서 경골의 피질골 두께는 신호 포락선에서 특정 피크를 생성하는 골외막 및 골내막으로부터의 초음파 반사로부터 결정되었다. 축방향 전달법에서 경골의 피질골 두께는 경골의 축방향을 따라 측정된 유도 초음파의 속도로부터 결정되었다. 반사법을 이용하여 측정된 피질골 두께는 캘리퍼스를 이용하여 측정된 피질골 두께와 r = 0.97(p < 0.0001)의 유의미한 피어슨 상관관계수를 나타냈다. 반면, 축방향 전달법을 이용하여 측정된 피질골 두께는 캘리퍼스를 이용하여 측정된 피질골 두께와 최초 도달 신호 방법의 경우에 r = 0.92(p < 0.0001), 느린 유도파 방법의 경우에 r = 0.89(p < 0.0001)의 상관관계수를 나타냈다. 본 연구에서 제시된 초음파 측정법이 골다공증의 스크리닝 도구로서 유용할 수 있고, 잠재적으로 대퇴골 및 요골과 같은 다른 골격 부위에 적용될 수 있는지 여부를 확인하기 위해서는 생체 내 조건에서 임상적 타당성이 입증되어야 한다.
본 연구에서는 생체 외 조건에서 12개의 관형 피질골 샘플에 대하여 피질골 샘플의 축방향을 따라 전파하는 first arriving signal (FAS) 및 slow guided wave (SGW)와 같은 유도초음파의 위상속도를 측정하고, 각각의 위상속도와 피질골 두께 사이의 상관관계를 고찰하였다. FAS 및 SGW의 위상속도는 12.7 mm의 직경 및 200 kHz의 중심 주파수를 갖는 한 쌍의 비집속형 초음파 변환기와 함께 공기중에서 축방향 전파법을 이용하여 측정되었다. 200 kHz에서 측정된 FAS의 위상속도는 피질골 두께와 매우 높은 음의 상관관계를 나타냈으며, FAS 이후에 수신되는 SGW의 위상속도는 피질골 두께와 높은 양의 상관관계를 나타냈다. FAS 및 SGW의 위상속도를 독립변수로 하고, 피질골 두께를 종속변수로 하는 단순 및 다중선형회귀모델의 결과로부터 다중선형회귀모델의 결정계수가 단순선형회귀모델의 결정계수보다 높게 나타났다. 또한 12개의 관형 피질골 샘플에 대하여 200 kHz에서 측정된 FAS 및 SGW의 위상속도는 각각 판형 피질골에 대하여 200 kHz에서 계산된 S0 및 A0 램 모드의 위상속도와 잘 일치하였다.
노화 및 골다공증으로 인해 긴 뼈에서 발생하는 피질골의 두께 변화는 골절의 위험인자로 알려져 있다. 본 연구는 200 kHz의 중심주파수 및 12.7 mm의 직경을 갖는 한 쌍의 트랜스듀서와 함께 축방향 전파법을 이용하여 윗면이 2 mm 두께의 실리콘 고무층으로 덮인(1 mm부터 4 mm까지의 두께를 갖는) 아크릴판으로 제작된 7개의 연조직-골 모사 팬텀에서 피질골 두께에 대한 유도초음파 위상속도의 의존성을 고찰하였다. 모든 연조직-골 모사 팬텀에서 서로 다른 속도를 갖는 First Arriving Signal(FAS) 및 Slow Guided Wave(SGW)가 전파하는 것으로 일관되게 관찰되었다. FAS의 위상속도는 피질골 두께가 증가함에 따라 약간 감소하는 반면 SGW의 위상속도는 피질골 두께가 증가함에 따라 크게 감소하는 것으로 나타났다. FAS 및 SGW의 위상속도는 각각 실리콘 고무층을 갖지 않는 아크릴판에서 전파하는 S0 및 A0 램 모드의 위상속도와 거의 일치하는 것으로 나타났으며, 이는 아크릴판의 윗면을 덮고 있는 연조직 모사 물질(2 mm 두께의 실리콘 고무층)의 존재가 위상속도 측정에 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 의미한다.
본 연구의 목적은 생체 외 조건의 소 대퇴골에서 피질골이 해면질골의 음속(SOS) 및 광대역 초음파 감쇠(nBUA)와 같은 음향특성에 미치는 효과를 조사하는 것이다. 이를 위해 2개의 소 대퇴골을 이용하여 근위부로부터 12개의 해면질골 샘플 및 1.00, 1.47, 및 2.00 mm의 두께를 갖는 3개의 피질골 판을 제작하였다. 또한 해면질골 샘플에 피질골 판 부착 전후 측정된 음향특성과 해면질골 겉보기 골밀도 사이의 상관관계를 조사하였다. 해면질골 샘플의 초음파 입사면에 부착된 피질골 판의 두께가 증가함에 따라 SOS는 선형적으로 증가하는 반면에 nBUA는 피질골 판의 두께에 대해 비선형적인 의존성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한 서로 다른 두께를 갖는 피질골 판이 부착되더라도 SOS(r = 0.95-0.97) 및 nBUA(r = 0.53-0.73)와 해면질골 겉보기 골밀도 사이의 높은 상관관계는 유지되는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 생체 외 조건의 피질골이 제거되지 않은 대퇴골에서 측정된 음향특성이 해면질골의 골밀도를 예측하기에 충분한 지표라는 것을 의미한다.
본 연구는 교정치료 시 고정원 보강을 위해 사용되는 교정용 미니스크류의 길이, 직경 및 피질골 두께에 따른 응력 분포 양상을 알아보기 위하여 시행되었다. 미니스크류의 길이와 직경 변화에 따른 응력 분포 양상을 관찰하기 위하여 식립되는 피질골의 두께를 1.0mm로 고정하고 미니스크류의 길이를 6.0mm, 8.0mm, 10.0mm, 12.0mm로, 직경을 1.2mm, 1.6mm, 2.0mm인 3차원 유한요소 모델을 제작하였다. 또한, 피질골의 두께 변화에 따른 응력 분포 양상을 관찰하기 위하여 미니 스크류의 길이를 8.0mm로 고정하고 직경은 1.2mm, 1.6mm, 2.0mm로, 피 질골의 두께는 1.0mm, 1.5mm, 2.0mm, 2.5mm인 3차원 유한요소 모델을 제작하였다. 각각의 유한요소 모델의 미니스크류 head중심에 200gm의 수평력을 가하여 응력 분포 양상과 크기를 3차원 유한요소 해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 비교한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 미니스크류 내부에서 나타나는 최대 응력값을 비교한 결과, 미니스크류의 직경이 1.2mm에서 2.0mm로 증가할수록 응력이 감소하였으며 같은 직경에서는 길이 증가에 상관없이 일정한 값을 유지하였다. 2. 피질골 및 해면골에 작용되는 최대 응력값을 비교한 결과, 미니스크류의 직경이 1.2mm에서 2.0mm로 증가할수록 응력이 감소하였으며 같은 직경에서는 길이 증가에 상관없이 일정한 값을 유지하였다. 3. 피질골 및 해면골에 작용되는 응력 분포를 관찰한 결과, 대부분의 응력이 피질골에서 흡수되었으며 ,해면골에 전달되는 응력값은 미미하였다. 4. 피질골 두께에 따른 최대 응력값을 비교한 결과, 같은 미니스크류의 직경에서는 피질골의 두께 증가에 상관없이 일정한 값을 유지하였다. 이상의 결과는 교정용 미니스크류의 유지에 길이보다는 직경이 더 크게 관여하는 것으로 나타나 미니스크류의 식립시 이에 대한 고려가 필요함을 시사하였다.
임플란트 골유착의 성공과 임플란트 안정성에서 가장 중요한 것은 골의 양과 질이며 안정성을 평가하는 방법 중 하나인 주입회전력도 골질에 영향을 받는다. 임플란트를 식립할 때 모터에서 생긴 힘이 임플란트에 전달되면 임플란트는 회전력(moment)과 축력(axial force)을 갖게 되고 임플란트와 접촉한 골에서는 절삭과 압박 그리고 마찰이 일어나 응력이 생기는데 이 때 측정되는 주입회전력(insertion torque)은 골질에 따라 다양하게 나타난다. 본 연구에서는 임플란트를 하악 소구치 부위 골에 식립하는 것을 가정하여 골질을 치밀골의 두께와 망상골의 밀도 그리고 하방 치밀골 존재 시로 나누고, 골의 응력과 변위를 소탄성 범위의 유한요소법으로 분석하고 유효응력(von Mises stress)과 회전력 그리고 축력을 비교 연구하여 골질이 주입 회전력에 미치는 영향을 평가하였다. 임플란트($Br{\aa}nemark$ MKIII.RP, ${\phi}3.75{\times}10.0mm$, Nobel Biocare, $G{\ddot{o}}teborg$, Sweden) 와 원통형 골모형(${\phi}9.5{\times}12.0mm$)의 유한요소 모형을 설계하고 변수로 상부 치밀골의 두께(0.5 mm, 1.5 mm, 2.5 mm)와 치밀골 하부에 망상골의 밀도($0.85g/cm^3$, $1.11g/cm^3$, $1.25g/cm^3$) 그리고 골모형 하부에 1 mm 두께의 치밀골 유무에 따라 총 7개의 모형을 만들었으며, 임플란트가 식립될 때 발생하는 유효응력과 축력 그리고 회전력을 시간대 별로 비교하였다. 임플란트 플랜지 하연이 골의 상부를 파고드는 300 msec, 중간 정도 들어간 550 msec, 완전히 들어가 플랜지 상면이 골 표면과 일치한 800 msec로 나누어 관찰하였을 때 축력은 500 msec 전후에서, 회전력은 800 msec 전후에서 최대값를 보였으며 유효응력 분포는 서로 비슷하였다. 이 같은 실험 결과를 바탕으로 축력을 영역 별로 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. $Br{\aa}nemark$ MKIII 임플란트는 플랜지가 골을 파고들 때 축력이 치밀 골에서 가장 높았고, 회전력은 플랜지가 골상부에 걸리어 축력이 급격히 감소한 이후에 최대 회전력을 보였으며, 이 때 유효응력 분포는 플랜지와 접촉하는 골 상부에 집중되었다. 2. 임플란트 식립 시 치밀골의 두께가 두꺼울수록 축력과 회전력이 높게 나타났으며 치밀골의 두께가 축력과 회전력에 가장 큰 영향을 주었다. 3. 치밀골의 두께가 1.5 mm 이상인 경우 망상 골의 밀도가 축력에 미치는 영향은 작았고, 치밀골의 두께가 0.5 mm인 경우 망상골의 밀도가 축력과 회전력에 영향이 있을 것으로 사료되었다. 4. 양측 피질골 존재 시 축력의 합은 상부 피질골의 두께가 같은 다른 경우와 비슷하였으나 부위별 촉력은 골하부에서 양측 피질골 모형이 가장 높았고, 회전력은 하방 피질골과 접촉할 때는 피질골 두께가 같은 다른 모형보다 다소 높으나 최대 회전력은 비슷하였다. 위 결과를 토대로 하악 소구치 부위에 $Br{\aa}nemark$ MKIII 임플란트 식립 시 골질과 관련된 요소 중에 치밀골의 두께가 주입회전력에 가장 큰 영향을 주며 망상골의 밀도를 높이는 술식도 일차적 안정성 증가에 유용할 것으로 사료되는 바이다.
현재 교정용 미니 임플란트의 식립부위에 대한 연구는 주로 구치부 치근사이 공간에 집중되어 왔으며, 연조직에 관한 연구는 부족하다. 본 연구의 목적은 하악골에서 전치부와 구치부의 치근사이 피질골과 연조직 두께를 측정하여 해부학적인 지도를 만들고, 한국인의 평균 부착치은의 폭경을 제시하는데 있다. 연구를 위하여 자원한 남자 15명, 여자 15명 총 30명을 대상으로 하였으며, 평균연령은 27세 3개월이었다. 구강 내 인상을 채득한 후 석고모형을 만들어 0.5 mm두께의 평판으로 스텐트를 제작하였다. 스텐트의 중절치에서 제1대구치까지 치근사이 치은변연을 연결한 선에 방사선 불투과성의 표식을 부착하고 구강 내에 장착한 후 3차원 CT 영상을 얻고, 각 치근사이 치조정 하방에서 2, 4, 6, 8 mm부위의 피질골 두께를 측정하였다. 연조직 두께는 스텐트의 각 치근사이 치조정 하방에서 2, 4, 6, 8 mm부위에 구멍을 뚫고 구강 내에서 근관치료용 파일을 연조직에 통과시켜 측정하였다. 석고모형 상에서 중절치에서 제1대구치까지 각 치근중앙 부위에서 부착치은의 폭경을 측정하였다. 연구결과 하악골에서 전체대상자의 평균 피질골 두께는 $1.33{\pm}0.38mm$이었으며 전치부에서 구치부로 갈수록 두꺼워지고, 평균 연조직 두께는 $1.49{\pm}0.54mm$이었으며 치근단 쪽으로 내려가면서 두께가 변하지 않았다. 평균 전체 두께는 $2.82{\pm}0.70mm$이었으며 전치부에서 구치부로 갈수록 두꺼워졌다. 부착치은의 폭경은 전치부가 구치부보다 넓었다. 이상의 결과는 피질골과 연조직 두께, 부착치은의 폭경을 고려하여 미니 임플란트의 식립부위를 결정하는 것이 필요함을 시사하였다.
본 연구는 self-tapping screw의 특징적 구조인 cutting flute의 길이 및 형태 변화에 따른 미니 임플랜트의 식립 및 제거 토크를 비교해보기 위해 시행되었다. 외경, 내경, 길이 및 pitch 등 다른 조건이 모두 동일하고 cutting flute의 형태만 다른 세 종류의 미니 임플랜트를 사용하였다(A군; 2.6 mm 길이의 flute가 형성된 그룹, B군; 3.9 mm의 길이이면서 직선형의 flute를 갖는 그룹, C군; 3.9 mm의 길이이면서 나선형의 flute를 갖는 그룹). 골밀도를 균일하게 하기 위해 실험용 인공골(Sawbones Inc., USA)을 사용하였으며, 수직력 및 회전속도를 일정하게 하기 위해 구동식 토크시험기를 이용하였다. 그 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 총 삽입 시간은 2 mm 두께의 피질골 시편에서는 세 군간에 차이를 보이지 않으나, 4 mm 두께의 피질골 시편에서는 C군 > B군 > A군 순으로 짧은 삽입 시간을 보였다. 최대 삽입 토크는 2 mm 두께의 시편에서는 A군이 다른 두 군에 비해 높은 값을 보이나, 4 mm 두께의 피질골 시편에서는 C군 > A군 > B군 순으로 높은 값을 보였다. 최대 제거 토크는 2 mm 두께의 피질골 시편에서는 세 군 사이에 차이가 없으나, 4 mm 두께의 피질골 시편에서는 C군이 다른 두 군에 비해 높은 값을 보여주었다. 이상의 결과로 보아 피질골이 두꺼운 부위에 미니 임플랜트를 식립할 경우 cutting flute의 길이 및 형태 또한 고려하여 미니 임플랜트를 선택하는 것이 바람직하다.
본 연구의 목적은 소아 청소년의 얇은 피질골에서 안정성을 가지는 미니스크류 디자인을 제시하고자 하는 것이다. 직경, 길이, 몸체모양을 달리한 교정용 미니스크류를 피질골의 두께를 달리한 두 종류의 인조골 시편에 식립하여 최대 식립 토크, 최대 제거 토크 및 측방 변위 토크를 측정하였다. 연구결과 피질골의 두께 및 미니스크류의 직경, 길이, 몸체모양은 모두 최대 식립 토크, 최대 제거 토크, 측방 변위 토크에 유의한 영향을 미쳤다. 피질골의 두께가 가장 중요한 요소로 나타났으며 원추형이 원통형보다 초기 고정력이 우수하고, 직경이 증가할수록 역학적 고정력 확보에 유리하였다. 길이의 증가는 다른 요소에 비해 초기 고정력 확보에 미치는 영향이 크지 않으나 6 mm와 8 mm는 고정력 확보에 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 피질골이 얇은 소아 청소년의 골에서 미니스크류의 안정성은 원추형, 직경 1.8 mm가 유리하며, 길이도 6 mm 보다는 8 mm가 유리하다.
교정치료의 고정원으로서 수술용 Microscrew가 소개되고 사용되어 왔다. 몇몇 임상가들은 Miniscrew혹은 Microscrew를 치근의 손상을 피하기 위하여 치근 하방의 기저골에 식립하여 사용하여 왔다 그러나 저자는 Microimplant를 치근 손상없이 치근사이의 치조골에 식립하여 고정원으로 사용하여 왔다. 이렇게 하므로서 치근하방에 식립할때 생기는 문제점인 수직 분력이 커지고 수평 분력이 작아지는 것을 방지하여 상악의 경우 적절한 후상방 교정력을 가할 수 있다 그리고 치조골에 상악의 경우 치아 장축에 대하여 30-40도의 각도로, 하악의 경우 10-20도의 각도로 식립하여 교정력의 방향을 전술한 바와 같이 수평방향으로 바꾸고 긴 Micro-implant를 치근 손상의 위험성을 줄이며 식립하여 안정도를 높일 수 있었다. 그러나 Mciro-implant를 치근사이 치조골에 식립하는데 기준이 되는 어떠한 연구도 이루어 지지 않았다. 본 연구는 Micro-implant식립에 기준이 되는 즉 치근 손상 없이 비교적 안전하게 식립할 수 있는 부위의 선택을 위한 근거 자료를 얻기 위하여 시행되었다. 21명 환자를 대상으로 치조골로부터 5-7mm에 해당하는 CT 절단면을 선택하여 피질골의 두께, 피질골 표면과 치근과의 거리, 치근사이의 거리등을 측정하였다. 각 부위별 피질골의 두께, 골 표면과 치근사이의 거리, 인접 치근사이의 거리등을 구하였다. .피질골의 두께는 전치부에서 구치부로 이행할수록 두꺼웠다. 특히 하악골 구치부에서 가장 두꺼웠다. 인접 치근 사이의 거리 계측 항목에서 상악에서는 제2소구치와 제 1대구치사이, 하악에서는 제 1대구치와 제 2대구치 사이에서 가장 큰 값을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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