대칭 치아에서 교합 조건에 따른 치경부 파손 연구(A Study of the Cervical Failure of a Symmetrical Tooth under Occlusal Condition)

Abstract

본 연구의 목적은 교합 조건에 따른 치경부 파손에 관하여 각종 치아를 대상으로 하는 연구에 기여하기 위한 것으로, 대칭 치아에 부여하는 하중의 위치 및 방향을 변경함에 따라 치경부에 나타나는 응력 분포를 삼차원 유한요소법을 이용하여 비교, 분석하였다. 이와 관련하여 치아의 재료거동을 고찰하기 위해, 압축 실험을 진행하였다. 아울러 삼차원 유한요소법을 이용할 때 치아의 형태학적 특징이 응력 분포 양상에 미치는 영향을 제어하기 위하여 대칭 치아를 모델링 하였다. 또한 본 연구는 대칭 치아에 부여하는 하중의 위치를 교두정(Cusp Tip), 교두경사면(Cusp Ridge) 및 와(Fossa)로 구분하고, 각 위치에 부여하는 하중의 방향을 90°, 75°, 60°, 45° 및 30° 로 세분하여, 치경부에 분포되는 최대 응력을 분석하였다.

본 연구의 주요 결과는 다음과 같다.

1. 법랑질(Enamel)의 재료거동은 연성(Ductile) 재료의 거동 특성인 소성변형(Plastic deformation) 영역이 나타나지 않았고, 취성(Brittle) 재료의 거동 특성이 나타났다. 2. 치경부에 집중되는 최대 응력값은 하중의 작용점에 따라 상이하게 나타났으며, 교두정에서 가장 높고, 다음으로 교두경사면, 와 순으로 나타났다. 3. 치경부에 분포되는 폰 미세스 응력의 최대값은 하중의 작용점에 무관하게 하중의 방향이 기울어진 정도가 클수록 높게 나타났다. 한편, 치경부에 분포되는 응력의 최소값은 유의미한 경향을 나타내지 않았다. 4. 치경부에 분포되는 주응력의 최대값은 치아가 파절되는 강도 보다 크게 나타났다. 5. 하중의 작용점 및 하중의 방향에 무관하게 치경부로 응력이 집중되는 것으로 나타났으나, 하중의 방향이 각 교두정에서 75°, 교두경사면에서 60°, 와에서 90° 인 경우 치경부에 분포되는 응력의 크기가 낮게 나타났다.

치경부 병소는, 법랑질이 취성재료임에 따라 이에 반복적인 응력집중 현상이 발생하는 경우 치경부에서 취화(embrittlement) 현상에 따른 치경부 파절 현상이 발생하였다. 한편, 치경부 파절 양상을 해석적 연구를 기반으로 폰 미세스 응력(Von mises stress)이 아닌 주응력(Principal stress) 으로 비교해야 할 것을 제안하였다. 또한, 교합 방향의 기울어진 정도가 커질수록 치경부로 응력이 집중되지만, 교합 방향이 특정 각도인 경우에는 응력이 집중되지 않는 것으로 나타났다. 따라서, 치아의 구조 또는 저작습관에 의해 발생할 수 있는 치경부 병소는 교합력이 미치는 방향의 조정을 통해 근본적인 치료로 이어질 수 있는 가능성을 보였다.