A 3-dimensional finite element analysis on stress distribution of internal implant-abutment connection types
내부연결형 임플란트의 지대주 체결형태에 따른 3차원 유한요소 응력분석
- 주제(키워드) 도움말 implant-abutment interface , single contact system , double contact system , finite element analysis , mesial tilted , preload , 임플란트-지대주 계면 , 단일 접촉 시스템 , 이중 접촉 시스템 , 유한요소분석 , 근심 경사 , 예하중
- 발행기관 강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 조리라, 박찬진
- 발행년도 2016
- 학위수여년월 2016. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 치의학과
- 세부전공 치과보철학
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000008080
- 본문언어 영어
초록/요약 도움말
Purpose The aim of this study was to investigate stress distribution of implant-abutment complex with the preloaded abutment screw in 4 different models between 2 different implant-abutment connection types of internal conical connection implant system under 2 kinds of simulated occlusal forces using a 3-dimensional finite element analysis. Materials and Methods Single (S) contact system and double (D) contact system were the internal conical connection implant with the 11-degree interface of implant. For FEA modeling, two implants were intallated human mandible in the first and second molar region and connect FDPs using three types of implant-abutment connections (hexagonal, conical, SCRP). Four types of implant models were assumed. Single implant : single implant – single FDP (three types of abutment) Model P : the prostheses of two (mesial, distal) parallel implants (two types of abutment) Model T : the prostheses of mesial implant and distal implant with mesial tilting about 22-degree (two types of abutment) Model T-B : the prostheses of mesial implant and distal implant with mesial tilting about 22-degree with 1 mm marginal bone loss (two types of abutment) Static axial force of 200 N was applied as the sum of vectors on the top of the prosthetic occlusal surface with the preload of 30 Ncm. To simulate oblique load condition, static oblique force of 200 N with 45-degree angulation from perpendicular axis of the implant-abutment complex was applied on the mesiobuccal cusp tip of the prosthetic occlusal surface.. The von Mises stresses were measured at the implant-abutment, abutment-screw interfaces. Results 1. In single implant model, the stress distribution of both S-hexa and S-SCRP were same, but S-conical exhibited more broad and lower stress distribution. Double contact system showed the stress concentration at lower contact area, D-SCRP especially exhibited a high level of stress. 2. In multiple parallel implants model (model P), the stress distribution of both S-conical and S-SCRP showed stress distribution in which stress was concentrated in the upper contact area whereas the area of stress concentration was lower in the case of S-conical. Double contact system was showed a high stress concentration at low contact area, the stress concentration of D-SCRP showed a locally higher level of stress in the lower contact area compared to D-conical. 3. In the mesial implant of multiple tilted implants model (model T), the three abutments (S-conical, S-SCRP, D-SCRP) excluding D-con showed a pattern of stress distribution similar to those of model P with two parallel implants. D-conical stress concentration than D-conical of model P had higher with a locally high level of stress in the lower contact area. In the distal implant, all four abutments were similar to those of model P with parallel implants. 4. In the mesial implant of multiple tilted implants with bone loss model (model T-B), in all four abutments, the pattern of stress distribution was similar to those of model P. In the distal implant, stress distribution of all four abutments showed a pattern similar to those of model P, with only difference being the relative position of the implant to the bone due to marginal bone loss. 5. There was a high stress concentration at the inner surface of implant and the outer surface of abutment under oblique loading in comparison with axial loading. Conclusions Within limitation of this FEA, this study clinically implicated that double contact system with single and multiple ICC implants could demonstrate high stress concentration at the lower contact area. To decrease the stress concentration at the implant-abutment interface, the type of contacting surfaces of implant-abutment connection should be carefully considered and design a occlusal table to prevent buccal oblique loading developing mechanical failure of the implant and abutment.
more초록/요약 도움말
목적 2가지 임플란트-지대주 연결형태를 가진 내부연결형 임플란트에서 서로 다른 지대주 형태 및 임플란트 보철물의 연결 유무 (4가지 모델) 를 설정하고, 예하중을 가한 임플란트 복합체에 수직 및 경사 하중을 가하였을 때의 응력 분포를 3차원 유한요소 분석을 통해 평가하고자 하였다. 재료 및 방법 내부연결형태인 직경 4.5mm X 11.5mm 의 단일 (S) 접촉시스템과 이중 (D) 접촉시스템, 2가지 임플란트 시스템을 기본 형상으로 설정하고 하악 제 1, 2 대구치 부위에 임플란트를 식립한 후, 3가지 지대주 (hexa, conical, SCRP)를 연결하는 경우를 연구 모델로 가정하여 다음과 같은 4가지 조건을 가정하였다. 1) 단일 임플란트 모델 - 단일 임플란트 보철물 (지대주 3종) 2) 모델 P – 평행한 2개 근,원심 임플란트를 연결한 보철물 (지대주 2종) 3) 모델 T – 근심 임플란트와 22도 경사진 원심 임플란트를 연결한 보철물 (지대주 2종) 4) 모델 T-B – 근심 임플란트와 변연골이 1 mm 흡수된 상태로 22도 경사진 원심 임플란트를 연결한 보철물 (지대주 2종) 임플란트에 연결한 보철물에 30 Ncm 예하중을 가한 후, 임플란트 보철물 교합면 상부에 임플란트 장축과 평행하게 200N의 하중을 가한 경우와 대구치 협측 교두 최상부에 임플란트 장축과 45도 경사하중을 가한 경우로 분류하여, 산출된 응력 값 중 등가응력을 기준으로 각 요소(임플란트-지대주, 지대주-나사계면)에서 나타나는 응력값을 분석하였다. 결과 1. 단일 임플란트 모델에서 S-hexa 와 S-SCRP 응력 분포는 동일하였고, S-conical 은 비교적 고르고 아래 부위에 응력이 분포되었다. 이중접촉 임플란트에서는 하부 접촉부에서 높은 응력 값이 나타났으며 D-SCRP 는 D-conical 에 비해 하부 접촉부에서 더 높은 응력 값을 나타냈다. 2. 모델 P 에서 S-conical, S-SCRP 는 단일 접촉부에 응력이 집중되었고, S-conical 은 S-SCRP 에 비해 낮은 부위에 응력이 분포되었다. D-SCRP 는 D-conical 에 비해 하부 접촉부에서 높은 응력 값을 나타냈다. 3. 모델 T 의 근심 임플란트에서 D-conical 을 제외한 S-conical, S-SCRP, D-SCRP 은 모델 P 와 유사한 응력 분포를 보였고, D-conical 은 모델 P의 D-conical 보다 하부 접촉부에서 높은 응력 값을 나타냈다. 모델 T 의 원심 임플란트는 모델 P 와 유사한 응력 분포를 보였다. 4. 모델 T-B 에서는 근심, 원심 임플란트 모두에서 S-conical, S-SCRP, D-conical, D-SCRP 모두 모델 P 와 유사한 응력 분포를 보였고, 원심 임플란트의 골소실 부분에서 국소적으로 높은 응력 값을 나타냈다. 5. 수직하중에 비해 경사하중에서는 임플란트 내면과 지대주 외면의 협측에 높은 응력 집중현상이 나타났다. 결론 유한요소분석의 한계 내에서 내부연결형 임플란트의 이중 접촉 시스템은 단일 및 연결형 보철물 모두 하부 접촉부에 높은 응력 집중을 보이는 것으로 나타났다. 임플란트-지대주 연결부의 접촉면 유형에 따라 적절한 지대주를 선택하고 지대주 및 임플란트의 기계적 실패를 유발할 수 있는 협측 경사하중을 방지하도록 교합을 설계해야 할 것으로 사료된다.
more목차 도움말
LITERATURE REVIEW 1
INTRODUCTION 15
MATERIAL AND METHODS 18
RESULTS 33
DISCUSSION 89
CONCLUSION 102
REFERENCES 104
ABSTRACT IN KOREAN 114
ABSTRACT IN ENGLISH 118
