KR100372353B1 - fixture of dental implant - Google Patents
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Abstract
본 발명은 치아가 소실된 잇몸부위에 적용하여 치조골에 반영구적으로 결합함으로써 치아의 기능을 대체할 수 있도록 하는 치과용 인공치아의 인공치근에 관한 것으로서, 테이퍼진 고정체 상체부와 고정체 나사부로 이루어져 있는 기본 구조에서, 상기 고정체 상단 외주상에 미소 둥근 나사부를 형성함으로써 인공치근과 턱뼈 사이의 접촉 면적을 종래의 치근들의 나사산보다 48%정도 증가시킴은 물론 응력집중의 방지 및 응력분산 기능을 수행하고 인공치근과 턱뼈 사이의 초기 고정력 및 결합력을 확보하며 이로 인해 턱뼈 상단 부위에서 발생하는 골 흡수 현상을 감소시키고, 고정체 상단 내주면을 미소 각도로 테이퍼지도록 형성함으로써 고정체 시스템이 외부로부터 반복적인 외력으로 인하여 인공치근과 연결기둥사이에 발생되는 풀림 현상을 방지하며, 고정체 나사부에 평평한 나사산 밑 단면혹은 미소각도로 경사진 나사산 밑 단면을 형성함으로써 인공치근과 턱뼈사이에 발생하는 전단응력을 최소화시키고 전단력으로 인하여 발생되는 인공치근과 턱뼈사이의 분리 현상을 방지하고 고정체 시스템에 가해지는 수직하중 성분을 최대로 받도록 하며, 나사산 상단 골, 모든 나사산 끝단 부위의 모서리와 나사산 하단 골 모서리에 라운딩을 형성함으로써 고정체 시스템에 가해지는 수평하중 성분에 의해 턱뼈에서 발생하는 응력을 잘 분산시키고 응력집중을 방지하게 된다.The present invention relates to an artificial tooth of a dental artificial tooth to replace the function of the teeth by semi-permanently coupled to the alveolar bone by applying to the gum portion where the tooth is missing, consisting of a tapered fixture upper body and fixing screw In the basic structure, the contact area between the artificial root and the jawbone is increased by about 48% than the threads of the conventional roots by forming a small round screw on the outer periphery of the fixture, and also performs stress concentration prevention and stress distribution functions. It secures the initial fixation force and coupling force between the artificial root and the jaw bone, thereby reducing the bone absorption phenomenon in the upper part of the jawbone, and by forming the inner peripheral surface of the upper surface of the fixture to taper at a small angle, the fixation system is repeated external force from the outside. This prevents loosening between the artificial tooth and the connecting column. It forms a flat threaded cross section or a threaded threaded cross section at a small angle to minimize the shear stress generated between the artificial root and the jaw bone and prevents the separation between the artificial root and the jaw bone caused by the shear force. And to receive the maximum vertical load component on the fixture system, and to create a rounding at the top of the thread, the corners of all thread ends, and the bottom of the thread valleys, which are generated in the jaw bone by the horizontal load component applied to the fixture system. It disperses the stress well and prevents stress concentration.
Description
본 발명은 치과용 인공차아의 인공치근에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 치아가 소실된 잇몸부위에 적용하여 치조골에 반영구적으로 결합함으로써 치아의 기능을 대체할 수 있도록 한 치과용 인공치아의 인공치근에 관한 것이다.The present invention relates to an artificial root of a dental artificial tooth, and more particularly, to the artificial root of a dental artificial tooth that can replace the function of the teeth by semi-permanently coupled to the alveolar bone by applying to the area of the teeth missing teeth. It is about.
주지된 바와 같이 치아는 음식물을 잘게 부수거나 갈아서 소화가 잘 되도록 도와주는 역할을 한다. 만일 이러한 치아가 소실되면 음식을 제대로 씹을 수 없고 소화가 잘 안되므로 음식을 마음껏 먹을 수 없을 뿐만 아니라 영양분의 원활한 섭취도 곤란하게 된다. 따라서 치아는 예로부터 신체의 중요한 부분으로 인식되어 왔고, 건강한 삶을 영위하는데 중요한 역할을 하고 있다.As is well known, teeth serve to help digestion by crushing or grinding food. If these teeth are lost, you will not be able to chew your food properly and you will not be able to digest it. Therefore, teeth have been recognized as an important part of the body since ancient times, and play an important role in living a healthy life.
인간의 치아는 아동기에 1회에 걸쳐 영구치로 교환된 이후에는 치아를 상실하게 될 경우 더 이상 새로운 치아가 생겨나지 않으므로 치과에서 보철치료를 통해 상실된 치아나 그 주위조직을 수복하여 저작기능 등을 회복할 수 있다. 그러나, 이런 일반적 치과치료방법은 인접해 있는 치아나 주위 잇몸 및 뼈조직에 어느 정도의 손상을 가져오므로 이를 감수하지 않을 수 없고, 틀니를 사용하게 될 경우에는 자연치아에 비해 저작 능력의 감소를 가져올 뿐만 아니라 불편감이나 이물감 등을 초래하는 문제점을 가지고 있었다.Since human teeth are replaced with permanent teeth once in childhood, if a tooth is lost, new teeth can no longer be formed. Therefore, the dentist can restore the chewing function by repairing the lost tooth or its surrounding tissue through prosthetic treatment. Can be. However, these general dental treatments cause some damage to adjacent teeth, surrounding gums and bone tissues, which can not be avoided. When dentures are used, the chewing ability is reduced compared to natural teeth. In addition to bringing discomfort or foreign matter had a problem.
이러한 보편적인 보철치료방법의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것이 인공치아 이식방법이다. 이 방법에 의하면 치아 결손시 주위의 치아나 조직에 손상을 주지 않고 거의 자연치아와 동일한 모든 기능과 외모를 회복할 수 있게 된다.The artificial tooth implantation method proposed to solve the problem of such a universal prosthetic treatment method. According to this method, a tooth defect can restore almost all the same functions and appearances as a natural tooth without damaging the surrounding teeth or tissues.
이와 같이 최근 들어 각광을 받고 있는 인공치아(dental implant)는 자연치아의 인공 대체물로서의 역할을 하도록 인공치근(fixture), 연결기둥(abutment), 가공치아의 세부분으로 이루어져 있다.As such, the dental implant, which has recently been in the spotlight, is composed of subdivisions of an artificial tooth (fixture), abutment, and processed tooth to serve as an artificial substitute of natural tooth.
여기에서 인공치근은 자연치아의 치근과 같이 결손된 치아부위의 악골 속에심어져 가공치아를 지지하도록 되어 있는 인공치근이다. 또한, 연결기둥은 지대치라고하며 잇몸에 심어져 인공치근과 가공치아를 연결하도록 되어 있다. 그리고 가공치아는 연결기둥에 의해 구강내에 고정되어 자연치아와 동일한 형태와 기능을 재현하도록 되어 있다.Here, the artificial tooth root is an artificial tooth root which is planted in the jaw of the missing tooth part like the tooth of the natural tooth and supports the processed tooth. In addition, the connecting column is called abutment tooth and is planted in the gum to connect the artificial tooth and the processed tooth. The processed tooth is fixed in the oral cavity by the connecting column to reproduce the same shape and function as the natural tooth.
그러나, 식립된 인공치근를 통해 턱뼈에 전달되는 저작력은 건전한 치근막을 가진 자연 치아를 통해 전달되는 저작력과는 전혀 다르다. 자연치아의 경우, 치근막은 충격을 흡수하는 역할을 한다. 하지만, 식립된 인공치근은 이와 같은 중간 매개체 없이 가해지는 외력을 직접적으로 턱뼈에 전달한다.However, the chewing power transmitted to the jaw bone through the implanted artificial tooth root is completely different from the chewing power transmitted through natural teeth having a healthy rooting film. In natural teeth, the root canal absorbs shock. However, the implanted artificial root transmits the external force applied directly to the jaw bone without such an intermediate medium.
이로 인해, 인공치근과 뼈 사이에 응력집중 현상이 발생한다. 이러한 응력집중은 인공치근과 치조골간의 골 유착의 파괴, 인공치근 자체의 파괴, 인공치근과 보철물 연결부의 손상, 상부 보철물의 파절, 치조골의 소실 등의 문제점을 발생시켰으며, 인공치근 식립의 성공률을 감소시켰다.As a result, stress concentration occurs between the artificial root and the bone. This stress concentration caused problems such as the destruction of bone adhesion between the artificial root and the alveolar bone, the destruction of the artificial root itself, the damage of the artificial root and the prosthetic connection, the fracture of the upper prosthesis, the loss of the alveolar bone, and the success rate of artificial root placement. Reduced.
이러한 문제점을 극복하기 위하여 플래토 혹은 도 1에 도시된 바와 같은 핀 형상, 도 2에 도시된 바와 같이 작은 곡률 반경을 가진 플래토 형상, 도 3에 도시되는 바와 같은 삼각나사 형상, 그리고 도 4에 도시되는 바와 같은 사각나사 형상과 같은 다양한 인공치근의 나사산 형상들이 개발되었다.To overcome this problem, the platen or pin shape as shown in Fig. 1, the platelet shape with a small radius of curvature as shown in Fig. 2, the triangular screw shape as shown in Fig. 3, and Fig. 4 Various thread shapes of artificial tooth roots have been developed, such as square screw shapes as shown.
도 1내지 도 4에 도시된 종래 인공치근의 나사산들은 여러 조건하에서 수행된 응력해석 결과들 중, 고정체 나사부의 최대외경이 4mm 이고, 나사부 길이가 10mm이며, 균질한 치밀뼈(compact bone)로 가정한 턱뼈와 인공치근의 물성치가 표 1과 같은 경우에 대한 응력해석 결과이다.The threads of the conventional artificial tooth roots shown in FIGS. 1 to 4 have a maximum outer diameter of 4 mm, a thread length of 10 mm, and a homogeneous compact bone among the stress analysis results performed under various conditions. The results of stress analysis for the case where the property values of the assumed jaw bone and the artificial root are shown in Table 1.
도 1은 고정체 나사부에 100 N의 수직하중과 15°경사하중이 가해졌을 때의 응력분포 결과를 보여준다. 전체적인 응력 분포양상은 다른 도면의 고정체 나사산 형상들의 결과와 유사하지만, 턱뼈에 발생된 최대등가응력은 다른 고정체 나사산 형상들에 비해 훨씬 높은 수치가 나타났다. 물론 계산되어진 수치는 중요한 의미를 갖고있지 않다. 그러나, 국부적인 응력분포 결과를 다른 나사산 형상들의 결과와 비교해보았을 때 나사산 끝단 부근에서 응력집중현상이 뚜렷하게 발생되는데, 이는 골 흡수현상이 발생할 가능성이 상당히 높다는 것을 의미한다.Fig. 1 shows the stress distribution results when 100 N vertical load and 15 ° inclined load are applied to the fixing screw. The overall stress distribution is similar to that of the fixture thread shapes in the other figures, but the maximum equivalent stress generated in the jawbone is much higher than that of the other fixture thread shapes. Of course, the calculated numbers don't have a significant meaning. However, when comparing the results of local stress distributions with those of other thread shapes, stress concentrations are prominent near the end of the thread, which means that bone absorption is likely to occur.
도 2와 도 4는 인공치근의 나사부에 100 N의 수직하중과 15° 경사하중이 각각 가해졌을 때의 응력분포 결과이다. 이때 수직하중이 가해졌을 때 턱뼈에 발생한 최대등가응력은 14.66 MPa과 15.66 MPa로 각각 나타났으며, 100 N의 15도 경사하중이 가해졌을 때 최대등가응력은 31.36 MPa과 35.1 MPa로 각각 나타났다. 이 결과들은 비교적 높게 나타났으며, 고정체 나사부를 둘러싸고 있는 턱뼈에서의 응력분포 역시 효과적이지 못했다. 이는 인공치근과 턱 뼈사이에 발생할 수 있는 골 흡수현상의 가능성이 높다는 것을 예시해 주고 있다.2 and 4 show stress distribution results when 100 N vertical load and 15 ° inclined load are respectively applied to the screw portion of the artificial tooth root. The maximum equivalent stress on the jaw bone when the vertical load was applied was 14.66 MPa and 15.66 MPa, respectively, and the maximum equivalent stress was 31.36 MPa and 35.1 MPa, respectively, when a 15-degree slope of 100 N was applied. These results were relatively high, and the stress distribution in the jawbone surrounding the fixture screw was also ineffective. This illustrates that there is a high possibility of bone absorption that can occur between the artificial root and the jaw bone.
도 3은 100 N의 수직하중과 15° 경사하중이 가해졌을 때 응력분표 결과이다. 두 하중, 100 N의 수직하중과 15° 경사하중 조건하에서 발생된 최대등가응력은 각각 14.46 MPa과 29.93 MPa로 나타났다. 도 3의 형상은 고정체 시스템에 가해지는 수평하중 성분을 전달할 수 있는 나사산 끝단의 단면적이 비교적 작기 때문에 나사산 끝단 부분에서 응력집중현상이 뚜렷이 나타났고 응력분포 역시 효과적이지 못하게 나타났다. 이로 인해 예측되어지는 결과는 이식 후 턱 뼈사이의 결합력이 저하되고 뿐만 아니라 골 흡수현상의 가능성도 더 높을 것이다.Figure 3 shows the stress distribution results when a vertical load of 15 N and an inclined load of 15 ° are applied. The maximum equivalent stresses generated under the two loads, 100 N vertical load and 15 ° slope load, were 14.46 MPa and 29.93 MPa, respectively. The shape of FIG. 3 has a relatively small cross-sectional area of the threaded end capable of transmitting the horizontal load component applied to the fixture system, so that the stress concentration is apparent at the threaded end and the stress distribution is also ineffective. The predicted result is that the binding force between the jaw bone after the transplant will be lowered and the likelihood of bone absorption will be higher.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 인공치근들이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 인공치근 상단부에 미소 둥근 나사부를 형성함으로써 인공치근과 턱뼈 사이의 접촉 면적을 종래의 치근들의 나사산보다 증가시키고, 응력집중의 방지 및 응력분산 기능을 수행하며, 그리고 인공치근과 턱뼈 사이의 초기 고정력 및 결합력을 확보하고, 이로 인해 턱뼈 상단 부위에서 발생하는 골 흡수 현상을 감소시키는데 제 1 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the problems of the conventional artificial roots as described above, by increasing the contact area between the artificial root and the jawbone by forming a small round screw on the upper end of the artificial tooth root than the threads of the conventional roots. The primary purpose is to prevent stress concentration and to perform stress distribution, and to secure the initial fixation force and coupling force between the artificial root and the jawbone, thereby reducing the bone absorption phenomenon occurring at the upper jawbone area.
또한, 본 발명은 인공치근 상단 내부에 미소 각도로 테이퍼진 연결기둥 결합홀을 형성함으로써 고정체 시스템이 외부로부터 반복적인 외력으로 인하여 인공치근과 연결기둥 사이에 발생되는 풀림 현상을 방지하는데 제 2 목적이 있다.In addition, the present invention is a second object to prevent the loosening phenomenon generated between the artificial tooth and the connecting column due to the repetitive external force from the outside of the fixture system by forming a connecting column coupling hole tapered at a small angle inside the upper end of the artificial tooth There is this.
그리고, 본 발명은 고정체 나사부에 평평한 나사산 밑 단면혹은 미소각도로 경사진 나사산 밑 단면을 형성함으로써 인공치근과 턱뼈사이에 발생하는 전단응력을 최소화시키고 전단력으로 인하여 발생되는 인공치근과 턱뼈사이의 분리 현상을 방지하고 고정체 시스템에 가해지는 수직하중 성분을 최대로 받도록 하며, 나사산상단 골, 모든 나사산 끝단 부위의 모서리와 나사산 하단 골 모서리에 라운딩을 형성함으로써 고정체 시스템에 가해지는 수평하중 성분에 의해 턱뼈에서 발생하는 응력을 잘 분산시키고 응력집중을 방지하는데 제 3 목적이 있다.The present invention minimizes the shear stress generated between the artificial tooth and the jawbone by forming a flat threaded cross section or a threaded threaded cross section at a small angle in the fixing screw, and separation between the artificial tooth and the jawbone caused by the shear force. It prevents phenomena and ensures maximum vertical load component applied to the fixture system, and by the horizontal load component applied to the fixture system by forming rounding at the top end of the thread, the corners of all thread ends, and the bottom edge of the thread. The third purpose is to disperse stress occurring in the jawbone well and to prevent stress concentration.
도 1은 유한요소법으로부터 얻어진 종래의 고정체 나사산 형상에 따른 턱뼈에서 응력해석 결과도.1 is a stress analysis results in the jawbone according to the conventional fixture thread shape obtained from the finite element method.
도 2는 유한요소법으로부터 얻어진 종래의 고정체 나사산 형상에 따른 턱뼈에서의 응력해석 결과도.Figure 2 is a stress analysis results in the jaw bone according to the conventional fixture thread shape obtained from the finite element method.
도 3은 유한요소법으로부터 얻어진 종래의 고정체 나사산 형상에 따른 턱뼈에서의 응력해석 결과도.Figure 3 is a stress analysis results in the jawbone according to the conventional fixture thread shape obtained from the finite element method.
도 4는 유한요소법으로부터 얻어진 종래의 고정체 나사산 형상에 따른 턱뼈에서의 응력해석 결과도.Figure 4 is a stress analysis results in the jaw bone according to the conventional fixture thread shape obtained from the finite element method.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인공치아의 인공치근를 보인 것으로서, 도 5a는 인공치근의 단면도.Figure 5 shows an artificial tooth of the artificial tooth according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 5a is a cross-sectional view of the artificial tooth.
도 5b는 도 5a의 A부 확대 발췌도.5B is an enlarged excerpt of a portion A of FIG. 5A.
도 5c는 도 5a의 B부 확대 발췌도.5C is an enlarged excerpt of a portion B of FIG. 5A.
도 6은 유한요소법으로부터 얻어진 본 발명의 고정체 나사산 형상에 따른 턱뼈에서의 응력해석 결과도.6 is a stress analysis results in the jawbone according to the shape of the fixture screw of the present invention obtained from the finite element method.
도 7은 본 발명의 고정체 나사부의 스크류 피치 너비의 변화에 따른 응력해석 결과도.7 is a stress analysis result according to the change in the screw pitch width of the fixing screw of the present invention.
도 8은 본 발명의 고정체 나사부의 나사산 높이의 변화에 따른 응력해석 결과도.8 is a stress analysis results according to the change in the thread height of the fixing screw portion of the present invention.
도 9는 본 발명의 고정체 나사부의 스크류 피치의 변화에 따른 응력해석 결과도.9 is a stress analysis results according to the change in the screw pitch of the fixing screw of the present invention.
도 10은 본 발명의 고정체 나사부의 길이의 변화에 따른 응력해석 결과도.10 is a stress analysis results according to the change in the length of the fixing screw portion of the present invention.
도 11은 본 발명의 고정체 나사부의 최대외경의 변화에 따른 응력해석 결과도.11 is a stress analysis results according to the change in the maximum outer diameter of the fixing screw portion of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 인공치근 11 : 고정체 상체부1: artificial tooth root 11: fixture upper body
13 : 연결기둥 결합홀 15 : 둥근 나사산13: connecting column coupling hole 15: round thread
31 : 고정체 나사부 33 : 나사산31 fixing body screw part 33 thread
상기와 같은 제 1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 테이퍼진 고정체 상체부, 그 고정체 상체부의 하단에 위치되는 고정체 나사부로 이루어져 치아가 소실된 치조골에 결합되는 인공치아의 인공치근에 있어서, 상기 고정체 상체부의 외주상에는 미소 둥근 나사산이 형성되는 인공치아의 인공치근을 제공한다.According to a feature of the present invention for achieving the first object as described above, the artificial tooth of the artificial tooth coupled to the alveolar bone is missing teeth consisting of a tapered fixture upper body portion, a fixture screw portion located at the lower end of the fixture upper body portion In the root, the artificial tooth of the artificial tooth is formed on the outer circumference of the upper body portion of the fixture is formed with a small round thread.
이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 고정체 상체부의 외주면은 5 ~ 10°의 각도로 기울어지고, 상기 미소 둥근 나사산은 0.05 ~ 0.3mm의 피치를 가지는 것이 바람직하다.At this time, according to an additional feature of the present invention, the outer peripheral surface of the fixing body upper part is inclined at an angle of 5 ~ 10 °, it is preferable that the micro-round thread has a pitch of 0.05 ~ 0.3mm.
상기와 같은 제 2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 상기 고정체 상체부의 내부에 관통 형성되어 연결기둥과 결합되기 위한 결합홀은 상부로 확장 경사진 테이퍼 형상으로 이루어지는 인공치아의 인공치근을 제공한다.According to a feature of the present invention for achieving the second object as described above, the artificial tooth of the artificial tooth formed in the tapered shape of the coupling hole formed to penetrate through the inside of the upper body of the fixing body to be coupled to the connection pillar is inclined upwardly To provide.
여기서, 상기 연결기둥 결합홀의 이 테이퍼 각도는 5 ~ 10°인 것이 바람직하다.Here, the taper angle of the coupling column coupling hole is preferably 5 ~ 10 °.
상기와 같은 제 3 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 테이퍼진 고정체 상체부, 그 고정체 상체부의 하단에 위치되는 고정체 나사부로 이루어져 치아가 소실된 치조골에 결합되는 인공치아의 인공치근에 있어서, 상기 고정체 나사부의 나사산 밑 단면이 평평하게 하거나 미소각도로 경사지게 형성되고, 상기 나사산 상부 골부위, 나사산 끝단 부위와 하단 나사산 골 모서리에 라운드가 가공되는 인공치아의 인공치근을 제공한다.According to a feature of the present invention for achieving the third object as described above, the artificial teeth of the artificial tooth coupled to the alveolar bone is missing teeth consisting of a tapered fixture upper body portion, a fixture screw portion located at the lower end of the fixture upper body portion In the root, it provides an artificial tooth root of the artificial tooth that the threaded cross-section of the fixing screw portion is flat or inclined at a small angle, and rounded at the upper edge of the thread, the thread end portion, and the lower threaded valley. .
이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 나사산 밑 단면은 0 ~ 6°로 기울어지며, 상기 나사산의 상단 골은 나사산 피치의 0.3 ~ 0.5배 크기의 반경으로 라운드 처리되며, 모든 나사산 끝단 부위의 모서리와 나사산 하단 골 모서리는 0.05 ~ 0.1mm로 라운드 처리되며, 상기 고정체 나사산 부위의 길이는 5 ~ 20mm, 나사부의 최대외경은 3 ~ 6.5mm, 나사산 피치는 0.5 ~ 0.9mm이며, 나사산 끝단의 폭은 나사산 피치의 0.4 ~ 0.6배, 나사산 높이는 나사산 피치의 0.4 ~ 0.6배로 구성되는 것이 바람직하다.In this case, according to an additional feature of the present invention, the threaded cross section is inclined at 0 to 6 °, and the top valley of the thread is rounded to a radius of 0.3 to 0.5 times the thread pitch, and the The corner and the bottom valley edge of the thread are rounded to 0.05 ~ 0.1mm, the length of the fixed thread portion is 5 ~ 20mm, the maximum outer diameter of the thread portion is 3 ~ 6.5mm, the thread pitch is 0.5 ~ 0.9mm, The width is preferably 0.4 to 0.6 times the thread pitch, and the thread height is preferably 0.4 to 0.6 times the thread pitch.
또한, 상기 고정체 나사부는 시술을 용이하게 하고 시술시 발생되는 마찰을 감소시킬 수 있도록 최대외경이 하부로 갈수록 점차 작아지도록 0 ~ 3°로 기울어지는 것이 바람직하다.In addition, the fixing screw is preferably inclined at 0 ~ 3 ° so that the maximum outer diameter gradually decreases downward to facilitate the procedure and reduce the friction generated during the procedure.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail based on the accompanying drawings.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치과용 인공치아의 인공치근(1)을 보인 것이다. 이 인공치근(1)은 내부 중심에 연결기둥이 결합되는 결합홀(13)이 상부로부터 관통 형성된 고정체 상체부(11)와, 그 고정체 상체부(11)의 하단에 형성되어 외주상에 나사산(33)이 형성된 고정체 나사부(31)로 구성된다.Figure 5 shows an artificial tooth root 1 of a dental artificial tooth in accordance with a preferred embodiment of the present invention. The artificial tooth root 1 is formed at the lower end of the upper body portion 11 and the fixing body upper body 11, the coupling hole 13 through which the coupling column is coupled to the inner center from the upper side, It consists of the fixed body thread part 31 in which the thread 33 was formed.
여기서, 고정체 나사부(31)는 시술을 쉽게 시행하고 발생되는 마찰을 감소시키기 위하여 최대외경이 점차 작아지도록 미소각도(a1)인 0 ~ 3°로 기울어진 구조로 이루어진다. 또한, 고정체 나사부(31)의 전체 길이(L)는 5 ~ 20mm이며, 그 나사부(31)위의 피치(P1)는 0.5 ~ 0.9mm이고, 나사산(33)의 끝단(C1)(C2)과 하단 골의 모서리(C3)는 응력집중을 방지하고 응력분산 기능을 위해 반경 0.05 ~ 0.1mm로 라운드 처리되며, 나사산 높이(H)는 나사산 피치(P1)의 0.4 ~ 0.6배, 상단 골(C4)은 고정체 시스템에 가해지는 수평하중 성분에 의해 발생된 응력을 잘 분산시키고 응력집중을 방지하기 위해 나사산 피치의 0.3 ~ 0.5배 크기의 반경으로 라운드가 처리된다.Here, the fixing screw 31 is inclined at a small angle (a1) 0 ~ 3 ° so that the maximum outer diameter is gradually reduced in order to easily perform the procedure and reduce the friction generated. In addition, the total length L of the fixing screw 31 is 5 to 20 mm, the pitch P1 on the screw 31 is 0.5 to 0.9 mm, and the ends C1 and C2 of the screw thread 33. The corners of the lower and lower valleys (C3) are rounded with a radius of 0.05 to 0.1 mm to prevent stress concentration and the stress distribution function, and the thread height (H) is 0.4 to 0.6 times the thread pitch (P1) and the upper valleys (C4). ) Is rounded to a radius of 0.3 to 0.5 times the thread pitch to better disperse the stresses generated by the horizontal load component on the fixture system and to prevent stress concentration.
그리고, 고정체 상체부(11)는 미소 둥근 나사산(15)이 형성된 외주상과 결합홀(13)이 형성된 내주상이 다른 각도로 테이퍼진다. 이때, 외주상 기울기(a2)는 5 ~ 10°로 이루어지며, 기존의 다른 치근들의 나사산보다 인공치근(1)과 턱뼈 사이의 접촉면적을 48%정도 증가시키고 응력집중을 방지하며 고정체 시스템과 턱뼈가 잘 접촉되도록 함과 동시에 초기 고정력 및 골접촉력을 증대시키고 뼈의 흡수 현상을 방지하며 응력분산 기능을 수행하기 위하여 미소 피치(P2)인 0.05 ~ 0.3mm를 갖는 미소 둥근 나사산(15)으로 구성된다. 이때, 미소 둥근 나사산(15)의 가장 바람직한 미소 피치(P2)는 0.2mm이다.The fixed upper body portion 11 is tapered at an angle at which the outer circumferential image on which the microcircular threads 15 are formed and the inner circumferential image on which the coupling holes 13 are formed are different. At this time, the outer periphery inclination (a2) is made of 5 ~ 10 °, and the contact area between the artificial root (1) and the jaw bone is increased by 48% than the other threads of the existing tooth roots, prevent stress concentration, and Consists of a fine round thread (15) having a fine pitch (P2) of 0.05 ~ 0.3mm to increase the initial fixation and bone contact force, to prevent the absorption of the bones and to perform the stress distribution function to make the jaw bone well contact do. At this time, the most preferable micro pitch P2 of the micro round thread 15 is 0.2 mm.
그리고, 고정체 상체부(11)의 결합홀(13)은 연결기둥이 결합한 후 외부로부터 반복적인 정하중 및 동하중을 받을 때 연결기둥과 인공치근(1) 사이 풀림이 발생할 수 있는데 이 인공치근(1)과 연결기둥 사이의 마찰이 존재하게 함으로써 이러한 현상을 방지하기 위하여 최적의 각도(a3)인 5 ~ 10°로 테이퍼진 형상으로 제작된다. 또한, 고정체 나사부(31)에 생성된 나사산(33) 끝단의 폭이 증가할수록 고정체 시스템에 가해지는 수평하중 성분을 전달할 수 있는 표면적은 증가한다. 이러한 이유 때문에 고정체 시스템을 둘러싸고 있는 턱뼈에서 발생되는 응력은 감소한다.In addition, when the coupling hole 13 of the fixing body upper part 11 receives the repeated static load and dynamic load from the outside after the coupling pillar is coupled, loosening may occur between the coupling pillar and the artificial tooth 1. In order to prevent such a phenomenon by the presence of friction between) and the connecting pillar is manufactured in a tapered shape at an optimal angle (a3) of 5 ~ 10 °. In addition, as the width of the end of the thread 33 generated in the fixture thread 31 increases, the surface area capable of transmitting the horizontal load component applied to the fixture system increases. For this reason the stresses generated in the jawbone surrounding the fixture system are reduced.
<실험예>Experimental Example
도 6은 유한요소법으로부터 얻어진 본 발명의 고정체 나사산 형상에 따른 턱뼈에서의 응력해석 결과도로서, 도 1내지 도 4에와 같이 고정체 나사부의 최대외경이 4mm 이고, 나사부 길이가 10mm이며, 균질한 치밀뼈로 가정한 턱뼈와 인공치근의 물성치가 상기한 표 1과 같은 경우에 대한 응력해석 결과로서, 두 하중, 100 N의 수직하중과 15° 경사하중 조건하에서 발생된 최대등가응력은 각각 13.34 MPa과 29.76 MPa로 나타났다. 이 결과는 도 1내지 도 4에서 나타난 종래 인공치근의 나사산에 따른 결과보다 낮게 나타났으며, 고정체 나사부를 둘러싸고 있는 턱뼈에서의 응력분포 역시 도 1내지 도 4에서의 종래 응력분포보다 효과적이다.Figure 6 is a result of stress analysis in the jawbone according to the shape of the fixture screw of the present invention obtained from the finite element method, as shown in Figures 1 to 4, the maximum outer diameter of the fixture screw portion is 4mm, the thread length is 10mm, homogeneous As a result of stress analysis for the case where the properties of jawbone and artificial root are assumed as one dense bone, as shown in Table 1 above, the maximum equivalent stresses generated under two loads, 100 N vertical load and 15 ° slope load are 13.34, respectively. MPa and 29.76 MPa. This result is lower than the result of the thread of the conventional artificial tooth root shown in Figs. 1 to 4, the stress distribution in the jawbone surrounding the fixing screw is also more effective than the conventional stress distribution in Figs.
도 7은 유한요소법을 이용한 나사산 피치에 대한 나사산 끝단의 폭의 비의 변화에 따른 응력 결과를 보여 준다. 본 발명은 이 결과를 바탕으로 최적의 나사산 끝단의 폭을 피치의 0.45∼0.5배로 설정하였다. 그리고, 고정체 나사부에 생성된 나사산 높이가 증가할수록 고정체 시스템에 가해지는 수직하중 성분을 전달할 수 있는 단면적은 증가한다. 그러나, 턱뼈속에 생성된 나사산은 외력을 받았을 때 외팔보(Cantilever)와 같은 거동을 한다. 그 결과 나사산 높이가 일정 수치까지는 감소하다가 그 이상이 되면 외력을 전달할 수 있는 단면적은 증가하지만 뼈에 생성된 나사산의 고정된 부분에서의 응력은 증가한다.Figure 7 shows the stress results according to the change in the ratio of the width of the end of the thread to the thread pitch using the finite element method. Based on this result, the present invention set the optimum thread end width to 0.45 to 0.5 times the pitch. And, as the height of the thread created in the fixture thread increases, the cross-sectional area that can transfer the vertical load component applied to the fixture system increases. However, the thread created in the jawbone behaves like a cantilever when subjected to external forces. As a result, the thread height decreases to a certain value, but beyond that, the cross-sectional area that can transmit external forces increases, but the stress in the fixed part of the thread created in the bone increases.
도 8은 동일한 나사부의 최대외경과 나사부 길이 조건하에서 유한요소법을 이용한 나사산 피치에 대한 나사산 높이 비의 변화에 따른 응력 결과를 보여준다. 본 발명은 이 결과를 바탕으로 최적의 높이 치수를 피치의 0.4 ~ 0.6배로 설정하였다. 고정체 나사부의 피치는 감소할수록 나사부의 나사산 수는 증가하고 이로 인해 인공치근과 턱뼈가 접촉할 수 있는 단면적은 증가한다. 그 결과 인공치근를 둘러싸고 있는 턱뼈에서 발생하는 응력은 감소한다.FIG. 8 shows the stress results according to the change of the thread height ratio with respect to the thread pitch using the finite element method under the condition of the maximum outer diameter and the thread length of the same thread. Based on this result, the present invention set the optimum height dimension to 0.4 to 0.6 times the pitch. As the pitch of the fixture thread decreases, the thread number of the thread portion increases, thereby increasing the cross-sectional area where the artificial root and jaw bone can come into contact. As a result, the stress generated in the jawbone surrounding the artificial root is reduced.
도 9는 동일한 나사부의 최대외경과 나사부의 길이 조건하에서 유한요소법을 이용한 피치의 변화에 따른 해석 결과를 보여준다. 피치가 1mm에서 0.9mm로 감소하였을 때 턱뼈의 발생한 최대등가응력은 15.4% 감소하였다. 그러나, 피치가 0.9mm에서 0.7mm로 감소하였을 때 최대등가응력의 감소량은 5%밖에 되지 않았다. 그리고, 인공치근의 나사부에 생성된 나사산 수가 많을수록 시술시 발생되는 마찰은 증가하고 많은 시간이 소비되므로 역효과를 가져올 수 있다. 이 모든 결과를 토대로 본 발명의 나사부의 나사산 피치는 가장 효과적인 응력 감소를 가지는 0.5 ~ 0.9mm로 설정하였다. 동일한 피치조건하에서 인공치근의 나사부의 길이는 길어질수록 나사산 수는 증가하고 인공치근과 턱뼈사이의 접촉면적은 증가한다.9 shows the analysis results according to the change of the pitch using the finite element method under the condition of the maximum outer diameter of the same thread and the length of the thread. When the pitch was reduced from 1 mm to 0.9 mm, the maximum equivalent stress of the jaw bone decreased by 15.4%. However, when the pitch was reduced from 0.9 mm to 0.7 mm, the maximum equivalent stress reduction was only 5%. In addition, as the number of threads generated in the threaded portion of the artificial tooth root increases, friction generated during the procedure increases and a lot of time is consumed, which may have an adverse effect. Based on all these results, the thread pitch of the threaded portion of the present invention was set to 0.5 to 0.9 mm with the most effective stress reduction. Under the same pitch condition, the longer the thread length of the artificial tooth is, the more the number of threads increases and the contact area between the artificial tooth and the jawbone increases.
도 10은 동일한 나사부의 최대외경과 나사산 피치 조건하에서 유한요소법을 이용한 고정체 나사부의 길이 변화에 따른 응력해석 결과를 보여준다. 고정체 나사부의 직경이 4mm이고 턱뼈가 균질한 치밀뼈인 경우, 나사부의 길이가 10mm이상인 경우에는 길이의 증가량에 비해 턱뼈에 발생된 최대등가응력의 감소량은 미소한다. 이는 각각의 나사산에서 발생하는 응력들의 간섭효과 때문으로 여겨진다. 본 발명의 나사부의 길이는 최대 응력의 감소 효과를 가져올 수 있고 인공치근이 그 기능을 발휘할 수 있는 5 ~ 20mm로 설정하였다. 동일한 나사산 피치와 나사부 길이하에서 인공치근의 나사부의 최대외경은 증가할수록 고정체 시스템에 가해지는 외력을 전달할 수 있는 단면적은 증가하고 이 때문에 인공치근를 둘러싸고 있는 턱뼈에서 발생하는 응력은 감소한다.Figure 10 shows the results of the stress analysis according to the change in the length of the fixed screw using the finite element method under the conditions of the maximum outer diameter and the thread pitch of the same thread. In the case of a dense bone having a diameter of 4 mm and a uniform jaw bone, the reduction in the maximum equivalent stress generated in the jaw bone is small compared to the increase in the length when the length of the screw portion is 10 mm or more. This is believed to be due to the interference effect of the stresses occurring on each thread. The length of the screw portion of the present invention is set to 5 ~ 20mm can bring about the effect of reducing the maximum stress and the artificial tooth can exhibit its function. Under the same thread pitch and thread length, as the maximum outer diameter of the threaded portion of the artificial tooth increases, the cross-sectional area that can transmit external forces to the fixture system increases, thereby reducing the stresses in the jawbone surrounding the artificial tooth.
도 11은 동일한 나사부 길이와 나사산 피치 조건하에서 유한요소법을 이용한 고정체 나사부의 최대외경의 변화에 따른 응력해석 결과를 보여준다. 이 해석 결과를 비교 분석하였을 때 최대외경이 4.0 ~ 4.5mm에서 턱뼈에 발생하는 최대등가응력은 가장 급격히 감소하였다. 그리고 4.5mm이상부터는 최대외경의 증가에 더불어 뼈속에 발생되는 최대등가응력은 감소하지만, 최대등가응력의 감소량은 최대외경의 증가에 비해 미소하다. 본 발명의 나사부의 최대외경은 위 해석결과를 바탕으로 3.0 ~ 6.5mm로 설정하였다. 고정체 나사부에 형성된 나사산 밑 단면은 인공치근과 턱뼈사이에 발생하는 전단응력을 삼각 형상보다 10배정도 감소시킬 수 있고, 전단력으로 인하여 발생되는 인공치근과 턱뼈사이의 분리 현상을 방지하며 고정체 시스템에 가해지는 수직하중 성분을 최대로 받기 위하여 0 ~ 6°정도 경사지게 제작하였다. 그리고, 나사부의 모든 나사산 끝 단 부위의 모서리와 하단 나사산 골 모서리는 고정체 시스템에 외력이 가해질 때 발생하는 응력집중현상을 감소시키고, 응력분산 기능을 수행하기 위하여 반지름 0.05 ~ 0.1mm로 라운드 처리되었고, 상단 나사산 골 부위는 나사산 피치의 0.3 ~ 0.5배의 반경으로 라운드 처리되어 고정체 시스템에 가해지는 수평하중 성분에 의해 발생된 응력을 잘 분산시키고 응력 집중현상을 방지할 수 있게 되므로 인공치근의 골융합을 용이하게 할 수 있다. 그리고 나사산 부위의 전체적인 형상은 시술 시 발생되는 마찰열을 최소화하기 위하여 나사부 최대외경이 점차적으로 작아지도록 0.5 ~ 3°로 기울어져있도록 제작하였다.FIG. 11 shows the results of stress analysis according to the change of the maximum outer diameter of the fixed screw using the finite element method under the same thread length and thread pitch. When comparing the results of the analysis, the maximum equivalent stress in the jaw bone decreased most rapidly at the maximum outer diameter of 4.0 ~ 4.5mm. Above 4.5mm, the maximum equivalent stress generated in the bone decreases with the increase of the maximum outer diameter, but the decrease in the maximum equivalent stress is smaller than the increase of the maximum outer diameter. The maximum outer diameter of the screw portion of the present invention was set to 3.0 ~ 6.5mm based on the above analysis results. The threaded cross section formed on the fixing screw can reduce the shear stress generated between the artificial root and the jaw bone by 10 times than the triangular shape, and prevents the separation between the artificial tooth and the jaw bone caused by the shear force. In order to receive the maximum vertical load component, it was manufactured to be inclined by 0 to 6 °. In addition, the edges of all the threaded ends and the lower threaded valleys of the threads are rounded to a radius of 0.05 to 0.1 mm to reduce the stress concentration caused by the external force applied to the fixture system and to perform the stress distribution function. The upper threaded bone area is rounded to a radius of 0.3 to 0.5 times the thread pitch, so that the stress generated by the horizontal load component applied to the fixture system can be well dispersed and stress concentration can be prevented. Can be facilitated. In addition, the overall shape of the threaded portion was manufactured so as to be inclined at 0.5 to 3 ° so that the maximum outer diameter of the threaded portion gradually decreased in order to minimize frictional heat generated during the procedure.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 고정체 상체부의 외부에 형성된 둥근 나사산은 인공치근과 턱뼈와의 접촉 면적을 증가시켜 줌으로써 인공치근과 턱뼈 사이의 접착력과 초기 고정력을 증가시킬 수 있으며, 또한 고정체 시스템에 가해지는 외력으로 인하여 턱 뼈에 발생하는 응력집중을 방지 및 응력분산 기능을 수행하고, 이로 인해 뼈의 흡수 현상을 방지할 수 있다.As described above, the round thread formed on the outside of the upper body of the fixture can increase the contact area between the artificial root and the jaw bone, thereby increasing the adhesion between the artificial root and the jaw bone and the initial fixation force. The external force applied to the system prevents stress concentration on the jaw bone and performs the stress distribution function, thereby preventing the absorption of the bone.
또한, 본 발명의 고정체 상체부의 내부에 존재하는 테이퍼 형상은 인공치근과 연결기둥 사이에 마찰을 발생시켜서 고정체 시스템에 가해지는 외력으로 인하여 발생하는 연결기둥의 풀림을 최소화할 수 있다.In addition, the tapered shape present inside the upper body of the fixture can generate friction between the artificial tooth and the connecting column, thereby minimizing the loosening of the connecting column caused by the external force applied to the fixing system.
그리고, 본 발명은 고정체 나사부의 최대외경을 점차 작아지게 함으로써 시술을 용이하게 하고 시술시 발생되는 마찰을 감소시킬 수 있고, 나사산 밑 단면 형상을 평평하게 하거나 미소각도로 경사지게 함으로써 고정체 시스템에 가해지는 수직하중 성분을 최대로 받고, 인공치근과 턱뼈 사이에 발생하는 전단응력을 감소시키고, 이로 인해 인공치근과 턱뼈의 경계면에서 분리현상을 방지할 수 있다. 더불어, 나사산 상부 골부위, 나사산 끝단 부위와 하단 나사산 골 모서리를 라운드로 가공함으로써 이 부위에서의 응력을 효과적으로 분산시키고 응력집중현상을 최소화할 수 있다.In addition, the present invention facilitates the procedure by reducing the maximum outer diameter of the fixing screw portion gradually and can reduce the friction generated during the procedure, and is applied to the fixing system by flattening the cross-sectional shape under the thread or inclining at a small angle. The paper loses the vertical load component and reduces the shear stress between the artificial root and the jawbone, which can prevent separation at the interface between the artificial root and the jawbone. In addition, by round machining the upper thread of the thread, the end of the thread and the corner of the lower thread of the bone can effectively distribute the stress in this area and minimize the stress concentration phenomenon.
본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described with respect to particular embodiments, those skilled in the art will recognize that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as indicated by the appended claims. Anyone can easily know.
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