연조직 결손 시 사용되는 구개인두 폐쇄장치 형태에 따른 연하 시 혀 압력의 영향: 삼차원 유한요소 연구

Purpose: The purpose of the study was to analyze how swallowing tongue pressure affects the biomechanics of a velopharyngeal obturator prosthesis and compare its displacement across different occlusal rest positions. Materials and Methods: A 3D geometric model consisting of the maxilla, teeth, soft palate, and a portion of the pharynx was developed based on the CBCT and MRI data. A defect was created by the resection of soft palate portion. Two experimental models were generated based on two different velopharyngeal obturator designs: one "with mesial occlusal rests" (Model 1) and the other with "distal occlusal rests" (Model 2). A pressure of 25 kPa was applied at the surface of the bulb of the obturator prosthesis opposite the base of the tongue to simulate tongue pressure during swallowing. The maximum von-Mises stress and displacement values of two types of obturator prostheses were analyzed and compared. Results: The maximum von-Mises stress in the metal framework, located at the posterior palatal strap, was slightly higher in model 1 (64.9 MPa) than in model 2 (54.2 MPa). In both models, the acrylic resin obturator bulb exhibited a maximum stress value of 4.3 MPa. There was no significant difference in prosthesis displacement between the two models, with 31.3 ㎛ for model 1 and 33.6 ㎛ for model 2. Conclusion: Swallowing tongue pressure had a minor impact on the biomechanics of a velopharyngeal obturator prosthesis, and distal occlusal rests showed a slightly better biomechanical response compared to mesial occlusal rests. 목적: 본 연구의 목적은 연하 시 혀 압력이 구개인두 폐쇄장치의 생체 역학에 어떻게 영향을 미치는지 분석하고 교합면 레스트 위치에 따른 변위량을 비교하는 것이었다. 연구 재료 및 방법: CBCT와 MRI 데이터를 바탕으로 상악골, 치아, 연구개, 인두의 일부로 구성된 3차원 모형을 제작하였고, 연구개 부위를 절제하여 결손부를 구성하였다. 서로 다른 구개인두 폐쇄장치 설계를 기반으로 한 실험 모델 2개를 제작하였으며 Model 1은 '근심 교합면 레스트'가 포함되었고, Model 2는 '원심 교합면 레스트'가 포함되었다. 연하 시 압력을 시뮬레이션하기 위해 혀의 기저부 반대편에 있는 폐쇄장치 벌브에 25 kPa의 압력을 적용하였다. 3차원 유한요소법을 이용하여 두 종류의 폐쇄장치 보철물에 대한 최대 von-Mises 응력 값과 변위량을 측정하고 비교하였다. 결과: 후방 구개판에 위치한 금속 구조물의 최대 von-Mises 응력 값은 Model 2 (54.2 MPa)보다 Model 1 (64.9 MPa)에서 약간 더 높게 관찰되었다. 폐쇄장치 벌브의 아크릴릭 레진에서는 두 모형 모두 4.3 MPa의 최대 응력 값을 나타내었다. 보철물의 변위량은 Model 1이 31.3 ㎛, Model 2가 33.6 ㎛로 두 모형 사이에 큰 차이가 없었다. 결론: 연하 시 혀 압력은 구개인두 폐쇄장치의 생체 역학에 경미한 영향을 미쳤으며, 원심 교합면 레스트는 근심 교합면 레스트에 비해 더 유리한 생역학적 반응을 나타낸 것으로 관찰되었다.