본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

논문 상세정보

대한치과교정학회지 = The Korean journal of orthodontics v.36 no.6, 2006년, pp.412 - 421   피인용횟수: 1
본 등재정보는 저널의 등재정보를 참고하여 보여주는 베타서비스로 정확한 논문의 등재여부는 등재기관에 확인하시기 바랍니다.

CT상의 HU 수치에 따른 상악골 전방견인 효과의 유한요소 분석
Stress distribution following face mask application using different finite element models according to Hounsfield unit values in CT images

정동화   (단국대학교 치과대학 교정학교실UU0000336  );
  • 초록

    유한요소분석의 결과는 표현된 물성과 구조, 유한요소의 밀도, 그리고 경계 및 하중조건에 의존하게 된다. 상악견인장치의 사용에 있어 상악의 실제 구조와 밀도를 물성으로 반영하여 새로이 개선된 유한요소 모텔과 기존의 방식을 따른 유한요소 모델을 비교하였다. 연구에서 대상이 된 환자는 13세 6개월된 남자 환자였으며 전산화단층사진 촬영으로 얻은 DICOM 영상정보를 개인용 컴퓨터로 옮긴 후 3차원 영상프로그램을 이용하여 3차원 입체영상을 제작하였다. CT상에서 Gray scale을 표현하는 수치인 Hounsfield unit (HU)값을 이용하여 24단계의 물성을 가진 모델(모델1)과 고전적인 방법에 따라 2가지의 물성만을 가진 모델(모델2)을 구성하였다. FH plane하방 $45^{\circ}$ 방향에서 500g의 힘으로 견인하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 관골하 능선 후방에 있는 상악골의 부위는 전방부보다 더 넓고, 낮은 밀도를 가진 해면골로 구성되어 있었다. 따라서 같은 견인력을 적용하였음에도 24개의 물성을 가진 모델1의 제1소구치가 모델2의 제1소구치보다 전방과 하방으로의 더 많은 이동이 가능했다. 이에 대한 반응으로, 상악골은 시상면과 전두면상에서 휘어졌고, 소구치를 포함한 전방부위의 상악골이 아래 방향으로 움직이게 되었다. 고전적인 방법의 2개의 물성을 이용한 모델의 경우, 제1소구치 골 주위에서의 전하방 이동이 작게 나타났으며 상악결절 부위에서는 상방으로의 이동양상을 보여 결과적으로 이 모델에서는 상악 제1대구치의 전방을 중심으로 시계방향의 회전을 보여 주었다. 따라서 물성 지정의 차이에 따라 유한 요소분석의 결과에 차이를 보였으며 HU 값을 이용했을 때 좀 더 역학적 구조가 잘 표현해 내리라 고려된다.drilling microscrew implants가 더 많은 골접촉을 보였으나 5주에서는 두 군사이에 차이가 관찰되지 않았다. 이 결과는 두 방법이 모두 microscrew implant의 식립에 사용될 수 있음을 시사하나 self-tapping microscrew implants의 경우 초기에는 약한 힘을 가하는 것이 좋을 것으로 생각된다. 와이어에서 열처리를 시행하여 굴곡을 부여한 실험군은 열처리만 시행한 실험군과 열처리를 시행하지 않은 대조군에 비해 부하-변위 곡선이 상방 이동되었으며, 열처리 시간을 1초 증가시켜 굴곡을 부여한 실험군에서 가장 높은 부하-변위 곡선을 나타냈다. $0.018"\;{\times}\;0.025"$ 그리고 $0.0215"\;{\times}\;0.028"$ 와이어에서 $A_f$ 온도는 열처리 시간을 1초 증가시켜 굴곡을 부여한 실험군에서 가장 낮게 관찰되었고 열처리를 시행하여 굴곡을 부여한 실험군, 열처리만 시행한 실험군 그리고 열처리를 시행하지 않은 대조군 순으로 높게 관찰되었다. 이상의 결과를 종합할 때, 임상에서 니켈-티타늄 합금 와이어에 굴곡을 부여하기 위해 열처리하는 경우 초탄성 특성은 유지될 수 있으나, 부하-변위 곡선의 상방 증가가 나타나므로, 와이어에 의한 교정력이 증가될 수 있음에 유의하여야 한다. $day^{-1}$ 인 인공습지), scenario 2(면적 4.2ha인 저류지)가 각각 연평균 6.9%, 4.8%, 7.1%의 감소를 보였다. TN은 4.7%, 3.4%, 13.4%의 삭감율을 나타내었으며, TP는 5.6%, 3.9%, 7.3%의 삭감율을 나타내었다. 본 연구에서는 적용하지 못하였으나, 인공습지와 저류지의 적절한


    Objective: The result of finite element analysis depends on material properties, structural expression, density of element, and boundar or loading conditions. To represent proper elastic behavior, a finite element model was made using Hounsfield unit (HU) values in CT images. Methods: A 13 year 6 month old male was used as the subject. A 3 dimensional visualizing program, Mimics, was used to build a 3D object from the DICOM file which was acquired from the CT images. Model 1 was established by giving 24 material properties according to HU. Model 2 was constructed by the conventional method which provides 2 material properties. Protraction force of 500g was applied at a 45 degree downward angle from Frankfort horizontal (FH) plane. Results: Model 1 showed a more flexible response on the first premolar region which had more forward and downward movement of the maxillary anterior segment. Maxilla was bent on the sagittal plane and frontal plane. Model 2 revealed less movement in all directions. It moved downward on the anterior part and upward on the posterior part, which is clockwise rotation of the maxilla. Conclusion: These results signify that different outcomes of finite element analysis can occur according to the given material properties and it is recommended to use HU values for more accurate results.


  • 주제어

    상악견인장치 .   유한요소분석 .   Hounsfield unit값.  

  • 참고문헌 (24)

    1. Lee YI, Cha KS, Ju JW, Lee JW. Stress analysis of Multiloop Edgewise Arch Wire with various degree of tip back bend : a study using the finite element method. Korean J Orthod 2000;30: 127-42 
    2. Jafari A, Shelly KS, Kumar M. Study of stress distribution and displacement of various craniofacial structures following application of transverse orthopedic forces-a three-dimensional FEM study. Angle Orthod 2003;73:12-20 
    3. Kim JY, Sohn BH. A Finite Element Analysis on the Effect of the Reverse Headgear to the Maxillary Complex. Korean J Orthod 1985;15:7-22 
    4. You LW, An JS, Park YC, Park MK, Sohn HE, leong SD. Stress distribution in esthetic orthodontic brackets: an analysis using the finite element method. Korean J Orthod 1998;28:43-9 
    5. Harp JH, Aronson J, Hollis M. Noninvasive determination of bone stiffness for distraction osteogenesis by quantitative computed tomography scans. Clin Orthop Relat Res 1994;301:42-8 
    6. Schwartz-Dabney CL, Dechow PC. Variations in cortical material properties throughout the human dentate mandible. Am J Phys Anthropol 2003; 120:252-77 
    7. Hata S, Itoh T, Nakagawa M, Kamogashira K, Ichikawa K, Matsumoto M, Chaconas SJ. Biomechanical effects of maxillary protraction on the craniofacial complex. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 1987;91:305-11 
    8. Cattaneo PM, Dalstra M, Melsen B. The transfer of occlusal forces through the maxillary molars: a finite element study. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2003;123:367-73 
    9. Richmond BG, Wright BW, Grosse I, Dechow PC, Ross CF, Spencer MA, Strait DS. Finite element analysis in functional morphology. Anat Rec A Discov Mol Cell Evol Biol 2005;283:259-74 
    10. Miyasaka Hiraga J, Tanne K, Nakamura S. Finite element analysis for stresses in the craniofacial sutures produced by maxillary protraction forces applied at the upper canines. Br J Orthod. 1994;21 :343-8 
    11. Choi OJ, Kim TW, Suhr CH. Three-dimensional finite element analysis of the phenomenon produced during retraction of four maxillary incisors. Korean J Orthod 1995;25:525-41 
    12. Itoh T, Chaconas SJ, Caputo AA, Matyas J. Photoelastic effects of maxi limy protraction on the craniofacial complex. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1985;88:117- 24 
    13. Holberg C. Effects of rapid maxillary expansion on the cranial base-an FEM-analysis. J Orofac Orthop 2005;66:54-66 
    14. Esses SI, Lotz JC, Hayes WC. Biomechanical properties of the proximal femur determined in vitro by single-energy quantitative computed tomography. J Bone Miner Res 1989;4:715-21 
    15. Peterson J, Dechow PC. Material properties of the human cranial vault and zygoma. Anat Rec A Discov Mol Cell Evol Biol 2003;274:785-97 
    16. Tanne K, Miyasaka J, Yamagata Y, Sachdeva R, Tsutsumi S, Sakuda M. Three dimensional model of the human craniofacial skeleton: method and preliminary results using finite element analysis. J Biomed Eng 1988;10:246-52 
    17. Strait DS, Wang Q, Dechow PC, Ross CF, Richmond BG, Spencer MA, Patel BA. Modeling elastic properties infinite-element analysis: how much precision is needed to produce an accurate model? Anat Rec A Discov Mol Cell Evol Biol 2005;283:275- 87 
    18. Sung SJ, Baik HS, Moon YS, Yu HS, Cho YS. A comparative evaluation of different compensating curves in the lingual and labial techniques using 3D FEM. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2003;123:441-50 
    19. Tanne K, Sakuda M. Biomechanical and clinical changes of the craniofacial complex from orthopedic maxillary protraction. Angle Orthod 1991;61:145-52 
    20. Cattaneo PM, Dalstra M, Frich LH. A three-dimensional finite element model from computed tomography data: a semi-automated method. Proc Inst Mech Eng [H] 2001;215:203-13 
    21. Miyasaka-Hiraga J, Tanne K, Nakamura S. Finite element analysis for stresses in the craniofacial sutures produced by maxillary protraction forces applied at the upper canines. Br J Orthod 1994;21:343-8 
    22. Tanne K, Hiraga J, Kakiuchi K, Yamagata Y, Sakuda M. Biomechanical effect of anteriorly directed extraoral forces on the craniofacial complex: a study using the finite element method. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1989;95:200-7 
    23. Iseri H, Tekkaya AE, Oztan O, Bilgic S. Biomechanical effects of rapid maxillary expansion on the craniofacial skeleton, studied by the finite element method. Eur J Orthod. 1998;20:347-56 
    24. Shimizu Y, Usui K, Araki K, Kurosaki N, Takanobu H, Takanashi A. Study of finite element modeling from CT images. Dent Mater J 2005;24:447-55 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Choi, In-Ho ; Cha, Kyung-Suk ; Chung, Dong-Hwa 2008. "The Pattern of Initial Displacement in Lingual Lever Arm Traction of 6 Maxillary Anterior Teeth According to Different Material Properties: 3-D FEA" 대한치과턱관절기능교합학회지 = Journal of Korean academy of stomatognathic function and occlusion, 24(2): 213~230     

 저자의 다른 논문

  • 정동화 (21)

    1. 1996 "3급 부정교합 환자에서의 치료후 골격변화 양상에 관한 연구" 대한치과교정학회지 = The Korean journal of orthodontics 26 (3): 267~279    
    2. 2006 "수직적 안모유헝에 따른 치료 후 교합평면 안정성에 관한 연구" 대한치과교정학회지 = The Korean journal of orthodontics 36 (5): 369~379    
    3. 2007 "두개안면복합체에서 Face Mask의 견인방향에 따른 생역학적 연구 : 유한요소법 연구" 대한치과턱관절기능교합학회지 = Journal of Korean academy of stomatognathic function and occlusion 23 (4): 359~371    
    4. 2007 "CT상의 HU 수치에 따른 유한요소모델을 이용한 RME 사용에 따른 응력분포에 대한 연구" 대한치과턱관절기능교합학회지 = Journal of Korean academy of stomatognathic function and occlusion 23 (4): 313~326    
    5. 2007 "골격적 성숙도의 차이에 따라 RME 사용시 나타나는 상악골 복합체의 변화" 대한치과턱관절기능교합학회지 = Journal of Korean academy of stomatognathic function and occlusion 23 (4): 373~384    
    6. 2007 "비폐쇄를 보이는 III급 부정교합아동의 기도 공간 형태와 안모 골격 형태와의 상관관계 연구" 대한치과교정학회지 = The Korean journal of orthodontics 37 (3): 192~203    
    7. 2007 "II급 부정교합자에서 액티베이터 사용에 따른 atlas의 위치 변화에 관한 연구" 대한치과교정학회지 = The Korean journal of orthodontics 37 (1): 44~55    
    8. 2008 "유한요소모델에서 레버암을 이용한 상악 6전치 설측 견인 시 초기 이동 양상" 대한치과턱관절기능교합학회지 = Journal of Korean academy of stomatognathic function and occlusion 24 (2): 213~230    
    9. 2008 "골격성 III급 부정교합자의 Nasal Airway 형태에 관한 3차원적 분석 연구" 대한치과턱관절기능교합학회지 = Journal of Korean academy of stomatognathic function and occlusion 24 (4): 389~403    
    10. 2009 "훼이스 마스크의 견인위치에 따른 응력분포에 관한 유한요소법적 연구" 대한치과턱관절기능교합학회지 = Journal of Korean academy of stomatognathic function and occlusion 25 (2): 171~181    

 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역

원문보기

무료다운로드
  • NDSL :
  • 대한치과교정학회 : 저널
유료다운로드

유료 다운로드의 경우 해당 사이트의 정책에 따라 신규 회원가입, 로그인, 유료 구매 등이 필요할 수 있습니다. 해당 사이트에서 발생하는 귀하의 모든 정보활동은 NDSL의 서비스 정책과 무관합니다.

원문복사신청을 하시면, 일부 해외 인쇄학술지의 경우 외국학술지지원센터(FRIC)에서
무료 원문복사 서비스를 제공합니다.

NDSL에서는 해당 원문을 복사서비스하고 있습니다. 위의 원문복사신청 또는 장바구니 담기를 통하여 원문복사서비스 이용이 가능합니다.

이 논문과 함께 출판된 논문 + 더보기