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치과 표준(51) 주기적 비틀림 부하를 사용한 나사 풀림 시험



스크루 형태의 임플란트에서 나사풀림 현상에 대한 저항성을 측정
임플란트 고정체와 지대치에 회전력을 가할 수 있는 장치 사용
주기적으로 토크를 100,000회까지 부여
임플란트 분야 연구에 참고 자료로 활용 가능

ISO/TR 18130:2016 Dentistry -- Screw loosening test using cyclic torsional loading for implant body/implant abutment connection of endosseous dental implants
치과-치과용 골내 임플란트의 고정체/상부구조 연결부에 대한 주기적 비틀림 부하를 사용한 나사 풀림 시험

본 기술보고서는 2011년 9월 미국 Arizona 회의에서 일본이 제안했던 내용으로 오랜 논의 끝에 정식 표준으로 진행하지 못하고 기술보고서로 진행하여 2016년에 출판되었다. 요즘 많이 사용하는 cement를 이용한 지대치 고정에서는 별로 일어나지 않는 현상이지만 screw retained 지대치에서는 종종 나사의 풀림 현상이 일어난다. 이러한 나사 풀림 현상에 대한 저항성을 알아보기 위한 시험방법을 제안하고 있다.

시험방법은 우선 고정체와 제조자의 지대치를 연결하고 연결나사를 제조자의 지시에 따른 조임 토크로 체결한다. 5분 후에 연결나사를 제거하면서 이때에 필요한 최대 풀림 토크를 기록한다. 이 과정은 모든 치과 임플란트 시스템을 국내 허가를 받는 과정에서 풀림토크라는 시험항목을 요구하고 있어서 대부분 시행하고 있는 과정이다.

이후에 다시 체결된 임플란트 시스템을 임플란트 고정체(8)와 지대치(9)에 회전력을 가할 수 있도록 그림과 같이 고안된 장치에 고정하고, 구동장치(3)의 동력을 이용하여 지대치에 시계방향과 반시계방향의 회전력을 교대로 나사 조임 토크의 10%에 해당하는 토크까지 분당 10°의 회전속도로 주기적으로 토크를 100,000회까지 부여한다. 피로비틀림 시험 이후에 연결나사를 제거하면서 이때 필요한 최대 풀림 토크를 기록한다.

최소 6개의 시편을 가지고 시행하고 결과는 초기 풀림 토크의 평균값에 대한 피로비틀림 시험 후 풀림 토크의 평균값의 비를 보고서에 기록한다. 정규 표준과 달리 본 문서는 기술보고서이기 때문에 요구값(requirement)은 존재하지 않지만, 100%에 가까울수록 우수한 임플란트 시스템이라고 예상할 수 있다.

시험보고서에는 참조 문헌, 즉 KS P ISO 18130을 참조했다는 내용과, 임플란트 시스템의 연결 유형(예; internal anti-rotation: taper-fit, notch-fit, hexagonal 등, external anti-rotation: hexagonal 등), 필요한 경우 멸균에 대한 언급, 시험 조건, 구동 장치에 대한 설명, 나사 조임 토크, 피로비틀림 토크, 피로비틀림 주기 횟수, 고정 위치 등을 기록한다. 만약 100,000회까지 견디지 못하고 파괴가 일어났으면 그 횟수와 양상을 기록해야 한다.

실제 임상 상황에서는 저작 과정에서 임플란트 지대치에 직접 비틀림 토크가 가해지지 않고 저작의 수직하중이 교합면 경사도에 따라 측방 또는 회전 분력으로 나뉘어 형성되기 때문에, 본 시험방법의 타당성에 대해서 여러 해 동안 많은 토의와 격론이 있었고, 따라서 정식 표준으로 진행하지 못하고 기술보고서 형식으로 출판되었으므로, 이 분야의 연구를 하고자 하는 분들은 참고 자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

그림. 주기적 토크 시험용 시험 장치의 예.

김광만 교수
연세치대 치과생체재료공학교실 교수

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