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주연 주
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1 - 대한치과턱관절기능교합학회지 19권 1 호, 임플란트와상부구조물사이의 관한연구 micromotion에 전북대학교치과대학치과보철학교실 김지혜송광엽장태엽박주미 A study on the micromotion between the dental implant and superstructure Ji-Hye Kim, Kwang-Yeob Song, Tae-Yeob Jang, Ju-Mi Park Department of Prosthodontics, School of Dentistry, Chonbuk National University Treatment with implants of single tooth missing cases is both functional and esthetic. Although the success rate of single-tooth implant treatments is increasing, sometimes it makes some problems. Problems with single-tooth implant treatments include soft tissue complications, abutment screw fracture, and most commonly, abutment screw loosening, and these involve the instability of the dental implant-superstructure interface. This study investigated and compared dental implant screw joint micromotion of various implant system with external connection or internal connection when tested under simulated clinical loading, Six groups (N=5) were assessed: (1) Branemark AurAdapt (Nobel Biocare, Goteborg, Sweden), (2) Branemark EsthetiCone (Nobel Biocare, Goteborg, Sweden), (3) Neoplant Conical (Neobiotec, Korea), (4) Neoplant UCLA (Neobiotec, Korea), (5) Neoplant 5.5mm Solid (Neobiotec, Korea), and (6) ITI SynOcta (Institute Straumann, Waldenburg, Switzerland). Six identical frameworks were fabricated. Abutment screws were tightened to Ncm and occlusal screw were tightened to Ncm with an electronic torque controller. A mechanical testing machine applied a compressive cyclic load of 20kg at 10Hz to a contact point on each implant crown. Strain gauge recorded the micromotion of the screw joint interface once a second. Data were selected at 1, 500, 5,000, 10,000, 20,000, 30,000, 40,000 and 50,000 cycle and 2-way ANOVA test was performed to assess the statistical significance. The results of this study were as follows; The micromotion of the implant-superstructure in the interface increased gradually through 50,000 cycles for all implant systems. In the case of the micromotion according to cycle increase, Neoplant Conical and Neoplant UCLA system exhibited significantly increasing micromotion at the implant-superstructure interface (p<0.05), but others not significant. In the case of the micromotion of the implant-superstructure interface at 50,000 cycle, the largest micromotion were recorded in the Branemark EsthetiCone, sequently followed by Neoplant Conical, Neoplant UCLA, Branemark AurAdapt, ITI SynOcta and Neplant Solid. Internal connection system showed smaller micromotion than external connection system. Specially, Neoplant Solid with internal connection system exhibited significantly smaller micromotion than other implant systems except ITI SynOcta with same internal connection system (p<0.05). In the case of external connection, Branemark EsthetiCone and Neoplant Conical system with abutment showed significantly larger micromotion than Branemark AurAdapt without abutment (p<0.05).

2 18 김지혜 송광엽장태엽박주미 임플란트와상부구조물사이의 관한연구 micromotion에 전북대학교치과대학치과보철학교실 김지혜송광엽장태엽박주미 Ⅰ. 서 단일치아결손의경우대부분고정성국소의치 를이용하여수복하지만이는인접자연치의삭제 가요구된다. 최근에는인접치에우식이나기존수 복물이없는단일치결손을수복하는경우인접치 삭제를지양하는상황에서, 단일치아의임플란트 수복이기능적, 심미적으로다양하게이용되고있 다. 단일치아의임플란트수복은여러가지문제를 가지고있는데, 골의해부학적형상이나인접치의 문제로적절한위치로수복하기어렵고, 연조직의염증이나지대주나사의풀림현상이있다. Jemt 1,2) 론 등은단일치아임플란트를갖는환자에서 단지 3년후 35% 에서만지대주나사의안정성을보고하면 서가장일반적인문제는지대주나사의풀림현상 이라고하였다. Hass 3) 등은 CeraOne 시스템에서가 장일반적인문제는지대주나사의풀림현상이고, 수복물의 16% 에서발생했다고보고하였다. Bickford 4) 는나사의풀림이두단계로발생한다고 하였는데, 첫번째단계는나사연결부에발생한저 작력과같은외력이나사선의미끄러짐을일으키게 되어나사에신장력이나전하중을제거하게되고, 두번째단계에서결정적인단계이하로지속적으 로전하중이감소하게되어나사선이돌아가고, 나 사연결부기능이상실하게된다고하였다. 나사풀 림현상이일어나는원인으로는나사의신장 5), 나 사를조이는각각의손가락의힘 6), 부적절한임플 란트의위치와교합면형태, 적합도와정확성의차 이 7), 부적절하게적합되는보철물과지대주에의한 응력 8) 등이있다. 이러한현상을줄이기위하여임 플란트와지대주계면의변형, 금나사와 torque- 9,10) controlling device 의사용, 나사의접착등의방법 을시도하고있다. 임플란트와지대주계면이과거에는 external hexagon 위주였으나 최근에는 internal hexagon, internal octagon 등의다양한형태로개발되고있고 이에대한연구가계속되고있다. Breeding 11) 등은 external hexagon인 Minimatic, internal hexagon인 Spectra- System, internal octagon인 Calcitek Omniloc 임플란트에 1-6 개월간기능력(functoinal force) 을 가한후에나사를다시푸는데필요한힘의변화를 측정하였을때 internal hexagon인 Spectra-System 임 플란트에서힘의감소를보고하였고, Dixon 12) 등은 역시 internal hexagon인 Spectra-System에서나사를 푸는데요구되는힘의변화가가장크고, 지대주의 종류에따라서나사풀림현상의증거는보이지않 았다고하였다. 3가지시스템의임플란트의피로 시험에서는 internal hexagon과 internal octagon이 external hexagon 보다더큰강도를보였다 13). 이연구의목적은임플란트와상부구조나사연 결부의문제점이계속보고되고있고, 이것이임플 란트와상부구조계면의안정성과밀접한관계가 있음을고려하여, 임플란트시스템이다양화되고 있는추세에서각임플란트에다른종류의지대주 를사용하여상부보철물을제작하는경우와, internal connection과 external connection의연결방식 에따른차이를, 피로시험을통하여연속하중을

3 임플란트와상부구조물사이의 micromotion 에관한연구 19 가할때발생하는 보고자하였다. 1. 연구재료 micromotion을측정하여비교해 Ⅱ. 연구재료및방법 본연구에서는 external connection system으로 Branemark(Nobel Biocare, Goteborg, Sweden) 의 AurAdapt와 EsthetiCone 지대주, Neoplant (Neobiotec, Korea) 의 Conical과 UCLA 지대주를사용하고, internal connection system으로 Solid와 Neoplant의 5.5mm ITI(Institut Straumann, Waldenburg, Switzerland) 의 SynOcta 를이용하였다(Table 1). Neoplant에서 3.75mm, Neoplant Solid와 ITI에서 4.1mm 로각각의임플란트를고정하기위하여각 임플란트에맞는구멍이형성된원형의지그를제 작하고, 90 가되도록 2개의나사선을형성하여나 사를고정을하였다(Fig. 2). 각실험군에 1개의임 플란트와상부보철물, 5개의지대주나사와교합 면나사를이용하였다. 모든임플란트의나사는 electronic torque controller(dea 020, Nobel Biocare) 를이용하여일정한회전력이가해지도록나사를 고정하고(Fig. 3), Neoplant의 5.5mm Solid 지대주만 2. 연구방법 시편제작을위하여금속막대를길이 18mm, 폭 7.5mm, 높이 8.5mm로절삭하고임플란트의 plastic coping이위치할곳에 4mm의구멍을형성하여시 편모형을완성하였다. 이를실리콘(Exafine, low consistency-light body, GC dental industrial Co., Tokyo, Japan) 으로복제하여 pattern resin(gc pattern resin, GC dental industrial Co., Tokyo, Japan) 을이용 하여레진블록을형성하고, 각임플란트의 plastic coping을임플란트연결부가 2mm 정도블록의하 방부로나오는위치에서고정시켜매몰 (CB-30 Crown & Bridge investment, Ticonium Comp, N.Y., USA) 하고주조 Germany) 하였다(Fig. 1). (Rexillium V, Pentorn, Kusterdingen, 실험에사용된임플란트의직경은 Branemark과 Fig. 1. Specimen of cast framework and the schematic diagram. Table 1. Material used in this study Group Implant fixture Abutment type Manufacturer 1 Branemark AurAdapt Nobel Biocare, Sweden external connection 2 Branemark EsthetiCone Nobel Biocare, Sweden 3 Neoplant Conical Neobiotech, Korea 4 Neoplant UCLA Neobiotech, Korea internal connection 5 Neoplant 5.5mm Solid Neobiotech, Korea 6 ITI SynOcta Straumann, Switzerland

1군은 Branemark의 AurAdapt로지대주 나사는 32Ncm 으로고정하고, 2군은 Branemark의 EsthetiCone으로지대주나사는 32Ncm으로교합면 나사는 20Ncm 으로고정하였다.

4 20 김지혜 송광엽장태엽박주미 Fig. 2. Implant holding device. Fig. 3. Electronic torque controller (DEA 020, Nobel Biocare). ratchet에 연결되는 torque control device(institut Straumann, Waldenburg, Switzerland) 를이용하여고 정하였다. 1군은 Branemark의 AurAdapt로지대주 나사는 32Ncm 으로고정하고, 2군은 Branemark의 EsthetiCone으로지대주나사는 32Ncm으로교합면 나사는 20Ncm 으로고정하였다. 3군은 Neoplant의 Conical으로지대주나사는 32Ncm으로교합면나사 는20Ncm 으로고정하고, 4군은Neoplant의UCLA로 지대주나사는 32Ncm 으로고정하였다. 5군은 Neoplant의 5.5mm Solid로 35Ncm으로고정하고레 진시멘트인 Super-bond C&B(Sun medical Co. Japan) 를이용하여합착을시행하고, 6군은 ITI의 SynOcta로지대주나사는 35Ncm으로교합면나사 는 15Ncm 으로고정하여실험하였다. 유압식동적재료시험기(8516, Instron, USA) 에시 편을고정하고임플란트중심부에서측방으로 6mm 떨어지고, 임플란트의상방으로 9mm가되는위치 에하중을가하였다. 하중이가해지는축은 strain gauge(instron high wycombe, England) 와평행하도록 하여 20kg의하중을 10Hz로 50,000 회을적용하여 적용횟수에따른변위량을기록하였다. strain guage 의위치는하중이가해지는지점의반대측에 위치시키고 strain gauge에연결된컴퓨터에 1초에 1 회씩최대값과최소값을기록하였다(Fig. 4). 기록된 최소값은 20kg 의하중이가해질때의값이고, 최소 Fig. 4. Diagram of fatique testing system.

5 임플란트와상부구조물사이의 micromotion 에관한연구 값은하중이없을때의값으로두값의차이를하중 에의한변위량으로계산하였다. 각실험군당지대 주나사와교합면나사를교환하여 5회씩측정하였 고, 합착형인 Neoplant의 5.5mm Solid만실험하루 전에 5개의임플란트와지대주를연결한후시편을 레진시멘트로합착하여실험을시행하였다. 측정값은 1 회, 500 회, 5,000 회, 10,000 회, 20,000 회, 30,000 회, 40,000 회, 그리고 50,000회에서변위량을 기록하였다. 통계분석은임플란트시스템의종류와 실험횟수를 way ANOVA test(p=0.05) 를시행하여 검정하고, 유의한차이가있는경우 1-way ANOVA test( α<0.05) 와 Tukey multiple comparisons test( α <0.05) 로분석하였다 Fig. 5. Implant-abutment & prosthesis micromotion Ⅲ. 연구결과 6 개의임플란트시스템에서연속하중에따른변 위량에대한결과는 B- UCLA B-esthetic N -conical N -U CL A N -s olid ITI Fig. 5 와같았다. 초기에는다 소불규칙하나연속하중의횟수가증가함에따라 전반적으로변위량이증가하는것을볼수있었다. 또한임플란트시스템사이에서도변위량의차이가 있는것을볼수있었다. 5군에서가장변위량이작 았고, 2 군에서가장변위량이큰것을볼수있었다. 2-way ANOVA test 를시행한결과연속하중횟 수(p<0.05) 와임플란트시스템사이(p<0.05) 에서모 두유의한차이가있는것으로나타났었다. 그러나 임플란트시스템과연속하중횟수의상호연관성 Table 2. Tabular results of 1-way analysis of variance for cycle Group Implant fixture Abutment Mean Square( μm) F Sig 1 Branemark AurAdapt Branemark EsthetiCone Neoplant Conical * 4 Neoplant UCLA * 5 Neoplant 5.5mm Solid ITI SynOcta ANOVA = Analysis of variance. *Significant difference (p<0.05).

6 motion 22 김지혜 송광엽장태엽박주미 Table 3. Tabular results of 1-way analysis of variance for implant system (50,000 cycle) Group Implant fixture Abutment Mean Square( μm) S.D. 1 Branemark AurAdapt Branemark EsthetiCone Neoplant Conical Neoplant UCLA Neoplant 5.5mm Solid ITI SynOcta ANOVA = Analysis of variance. 경우 1 군, 5 군, 6 군과유의한차이를보였다. 3군은 군, 5 군, 6 군과유의한차이를보였고, 가장큰편 차를보인 4군은 5 군, 6 군과유의한차이를보였다 군의경우 6군을제외한모든군과유의한차이를 보였으면, 6군은 2 군, 3 군, 4군과유의한차이를보 였다 (Table 3),(Fig. 6) Branemark auradapt Branemark estheticone Neoplant UCLA Neoplant solid Ⅳ. 총괄및고안 Neoplant conical ITI synocta implant Fig. 6. Graph illustrating the micromotion for implant system (50,000 cycle). 은없었다 (p=.878). 유의한차이가있는임플란트시스템과연속하중 multiple comparisons test 를시행하였다. 각각의군에 대하여연속하중횟수에따른변화를보기위해 1-way ANOVA test를시행한결과 3 군(P<0.05) 과4군 (P<0.05) 에서연속하중횟수가증가함에따른변위 량의차이가통계적으로유의한차이를보였고다른 군에서는유의한차이를보이지않았다 (Table 2). 각임플란트시스템사이에서의차이를보기위하 여 50,000 회에서의변위량을비교분석하였다. 50,000회에서변위량은 2 군이가장크게나타났고, 3 군, 4 군, 1 군, 6 군, 5 군순서로작게나타났다. 1-way ANOVA test 에서임플란트사이에유의한차 이가있는것을보였고(p<.001), 사후검정으로 Tukey multiple comparisons test 를시행하였다. 1군의 경우 2 군, 3 군, 5 군과유의한차이를보였고, 2군의 임플란트에기능력이발생할때임플란트와지대 주사이의계면에서는미세한 microgap이발생하게 된다. 이러한 microgap은나사연결부주위에세균 의침착으로인하여지대주주위에염증반응을일 으키는잠재요소로작용할수있고 12), 또한나사의 풀림현상등에영향을주게된다. 연조직의합병증은열구부위의청결성이나임플 란트와지대주의계면이열구내에서어느곳에위 치하는가, 전신건강상태, 보철물의형태등다양 한요소가복합적으로영향을미쳐서나타나게된 다. Jansen 14) 은이차수술을요구하는임플란트와 지대주사이의계면에서적합도와세균의침착정 도를연구하였는데, 13 종류의임플란트에서모두 세균의침착을보였고, 전자현미경상에서 microgap의정도는모든종류에서 10μm보다적었다 고보고하였다. 나사의풀림현상에대해서는그동안많은연구 가이루어져왔다. 나사를조이는방법의비교 15,16), 기능력을가한후에지대주나사를다시푸는데요 구되는회전력의양 11,12,17,18), 임플란트와지대주의 정확성과경계부의안정성의관계 19-21), 나사의신장

7 임플란트와상부구조물사이의 micromotion 에관한연구 23 력이나전하중 22), 기계적인정확성과견고성 사의풀림을예방하는방법 10) 등이주로연구되어 왔다. 피로시험을통한나사풀림의현상에관한 연구들을보면 하는전하중을 23), 나 Gratton 24) 등은지대주나사에적용 16Ncm, 32Ncm, 48Ncm으로다르게 적용하는경우에서임플란트와지대주계면에서의 micromotion 을측정하였다. 32Ncm과48Ncm으로전 하중을가한경우에서는 없었으나 micromotion에서차이가 16Ncm으로전하중을가한경우에서현저 하게 micromotion 이증가하였다고보고하였다. 본 연구에서지대주나사는 32Ncm 내지는 35Ncm으로 전하중을가하고교합면나사에서는 20Ncm 내지는 15Ncm 으로전하중을가하였다. 실험결과를보면 2 군과 3 군, 즉지대주나사를적용한후에상부보철 물을고정하기위하여교합면나사를적용한경우 에서더높은 micromotion을나타낸것을볼수있 다. 따라서이두군의실험결과는임플란트와지 대주계면에서의 철물사이의 가장높은 다. micromotion과지대주와상부보 micromotion이혼합된결과로인하여 micromotion을나타낸것으로볼수있었 본연구에서실험이진행되면서점차 micro- motion 이증가한양상을볼수있었는데, micromotion 의증가정도는적용된하중의크기, 힘 의적용방향이나위치, 하중이적용되는간격등이 관련이되어있다. 본실험에서적용된하중의크기느자연치열을갖는성인의평균저작력인 20kg 25) 으로하였다. 그러나이는평균저작력으로저작력 은나이나성별에따라다르고, 최대교합력은나이 와성별에따라 32kg-65.4kg 26) 로평균저작력의크 기에비하여더크다. 또한실제인체에서는임플란 트에수직으로가해지는수직력뿐만아니라 20N 으로추정되는측방력 27) 도가해지게된다. 하중이 적용되는간격은 10Hz로실험하였으나실제인간 에서일회저작주기에걸리는시간은약 26) 0.8초이다. 따라서간헐적으로높고, 다양한각도의하중적 용, 저작주기와비슷하게하중이적용되는간격을 설정하는것이실험결과에영향을줄것으로생각 된다. 최근연구에서 30Ncm으로조여진지대주나사에 서5,000,000 회에서도연결부에서실패가발생하지 않았다고하였다 19). 이는 1분에 60회의저작주기로 계산할때 15분씩하루 3회로평가하면하루에 2,700 회의저작을하게된다. 이는 1년에 1,000,000 정도로평가할수있다. 따라서 30Ncm으로조인경 우 2-3년후에도임상적으로성공할것을예측할 수있다. Gratton 24) 등은 연속하중횟수에따른 100,000회의피로시험에서 micromotion의변화에서다 른전하중을적용한모든실험군에서변화가없었 다고보고하였다. 또한 Cibirka 등은 5,000,000회의 피로시험에서나사풀림의증거는없었다고보고 하였다 18). 본연구에서는연속하중횟수에따라그 래프상에서전반적으로 micromotion이증가하는 것을보였으나 30,000 회이상이되면서거의변화 가없었고, 2군과 3군을제외하고는 micromotion의 변화에대한통계적유의성이없었다. 최근에임플란트에서 gold cylinder와 plastic cylinder 로상부보철물을제작할때, gold cylinder를 사용한경우가전하중에서더큰값을보였고, plastic cylinder 를사용한경우에서는연마를시행한 경우전하중의증가를나타냈으나 gold cylinder의 경우는연마를시행한경우전하중의증가를보이 지않았다 28). 본연구에서는 plastic cylinder를사용 하여주조하고연마를시행하지않았다. 그러므로, gold cylinder 를사용한경우연구결과에영향이있 을것으로생각된다. 임플란트나사를반복해서조 인경우에서도회전력의점차적인소실을일으키기 때문에실험시나사를교환하면서하였다 17). 나사 의종류에따라서도전하중값에영향을주는데, Gold-Tite(Gt), TorqTite(Tt), gold alloy(ga), titanium alloy(ta) 의종류에서 Gt와 Tt가일반적인 Ga와 Ta 에비하여더높은전하중값을보여서실험결과에 영향을미칠수있을것이다 29). 또한나사를조이는 방법으로손으로조이는경우, hand torque driver를 이용하는경우, 그리고 electronic torque controller를 이용하는경우에서 electronic torque controller를이용하는경우가장이상적인값을얻을수있어서 30) 본연구에서도 electronic torque controller를이용하 였으나합착형인 solid 지대주는 driver를이용하여야하므로이군에서만 고정되는 solid abutment ratchet에 torque controller device 를이용하였다. 연구결과를보면 5군과 6군인 internal connection 구조가더작은 micromotion 을나타냈다. 다른연구 에서도피로시험을통한지구력측정에서 internal

8 24 김지혜 송광엽장태엽박주미 connection internal connection 구조가더큰강도를보였다 사이에서접촉하는면이 13). 이는 구조가임플란트와상부보철물 external connection보다더 크기때문으로생각된다. 또한 Neoplant Solid나 ITI 의 SynOcta의경우나사를조이는전하중이 35Ncm 을요구하기때문에다른시스템에비하여더큰전 하중적용또한실험결과에영향을줄수있을것 으로생각된다. 합착형인 Solid 지대주에사용된합 착재인 Super-bond C&B의경우합착재중에서비 교적강도가높은재료로합착재의존재가상부보 철물의안정성에더기여한것으로생각된다. 본연 구에서는 internal connection 구조로사용된 Neoplant 의 Solid는 morse tapered 형태이고, ITI의 SynOcta는 octagon 구조이므로 internal hexagon에서의 micro- motion 의측정도필요하였다. 본연구는임플란트와상부보철물사이의 micromotion 을측정한것이다. 단지 micromotion의 크기만으로어느시스템의장단점을논할수는없 으므로, 앞으로각임플란트의시스템에따른임플 란트와지대주사이의강도, 견고성등에관한연 구, 임플란트에가해지는회전력이골에미치는영 향등에관한연구가더필요할것으로생각된다. Ⅴ. 결 본연구는임플란트와상부구조나사연결부의 문제점과밀접한관계가있는임플란트와상부구 조계면의안정성을연구하기위해, 임플란트와상 부구조를 론 electronic torque controller를이용하여연 결하고피로시험으로연속하중을가할때발생하 는 micromotion을측정하여임플란트에다른종류 의지대주를사용하여상부보철물을제작하는경 우와 internal connection과 external connection의연결 방식에따른차이를비교하여다음과같은결론을 얻었다. 1. 모든임플란트에서임플란트와상부보철사이 의 micromotion이피로실험이 50,000 cycle까지 진행되면서전반적으로증가하는경향을보였 다. 2. Neoplant Conical, UCLA system 에서임플란트와 상부보철사이의 micromotion의증가는유의한 차이가있었다.(P<0.05) 그러나다른임플란트 시스템에서는통계적유의성은없었다. 3. 임플란트사이의 micromotion은 Branemark EsthetiCone 이가장크게나타났고, Neoplant Conical, Neoplant UCLA, Branemark AurAdapt, ITI SynOcta, Neoplant solid의순서로 이작게나타났다. micromotion 4. Internal connection 구조가 external connection 구 조보다더적은 micromotion 을보였고, 특히 Neoplant Solid의적은 micromotion은같은 internal connection 구조인 ITI SynOcta를제외한 모든군과유의한차이가있었다.(P<0.05) external connection 구조에서는지대주위에보철 물이연결되는경우 (Branemark EsthetiCone, Neoplant Conical) 에서높은 micromotion을보였 고이는 있었다. Branemark AurAdapt와유의한차이가 References 1. Jemt T, Lekholm U, Grondahl K. 3-year followup study of early single implant restorations ad modum Branemark. Int J Periodont Rest Dent 1990;10: Jemt T, Laney WR, Harris D. Osseointegrated implants for single tooth replacement: a 1-year report from a multicenter prospective study. Int J Oral Maxillofac Implants 1991;6: Hass R, Mensdorff-Pouilly N, Mailath G, Watzrk G. Branemark single tooth implants: a preliminary report of 76 implants. J Prosthet Dent 1995;73: Bickford JH. An introduction to the design and behavior of bolted joints. New York, NY:Marcel Dekker, Inc; Lazza RJ. Criteria for implant selection: surgical and prosthetic consideration. Pract Perio Aesthet Dent 1994;6: Wicks RA, de Rijk WG, Windler AS. An evaluation of fit in osseointegrated implant components using torque/turn analysis. J Prosthodont 1994;3: Binon P. Screw joints, components, and other intimate relationships. J Prosthet Dent 1994;72: Galante J. Stress-free prosthesis: a goal in implant dentistry. J Prosthet Dent 1994;72: McGlumphy E. Keeping implant screws tight: Are we beyond retrievability. J Prosthet Dent 1994;72:628.

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7-2È£

7-2È£ original article OA A comparative study on accuracy of the implant torque devices for screw tightening Hi-Chan Jung 1, Chang-Mo Jeong 2 1 Graduate student, DDS,MSD Dept of Prosthodontic Dentistry, College