세가지니켈티타늄파일의휨과비틀림조건에서의응력분포에관한 3차원유한요소연구 김태오 1 이찬주 2 김병민 2 박정길 1 허복 1 김현철 1 * 1 부산대학교치의학전문대학원치과보존학교실, 2 부산대학교공과대학기계공학부 ABSTRACT STRESS DISTRIBUTION OF THREE NITI ROTARY FILES UNDER BENDING AND TORSIONAL CONDITIONS USING 3-DIMENSIONAL FINITE ELEMENT ANALYSIS Tae-Oh Kim 1, Chan-Joo Lee 2, Byung-Min Kim 2, Jeong-Kil Park 1, Bock Hur 1, Hyeon-Cheol Kim 1 * 1 Department of Conservative Dentistry, School of Dentistry 2 Division of Precision Manufacturing Systems, Pusan National University, Busan, Korea Flexibility and fracture properties determine the performance of NiTi rotary instruments. The purpose of this study was to evaluate how geometrical differences between three NiTi instruments affect the deformation and stress distributions under bending and torsional conditions using finite element analysis. Three NiTi files (ProFile.06 / #30, F3 of ProTaper and ProTaper Universal) were scanned using a Micro-CT. The obtained structural geometries were meshed with linear, eight-noded hexahedral elements. The mechanical behavior (deformation and von Mises equivalent stress) of the three endodontic instruments were analyzed under four bending and rotational conditions using ABAQUS finite element analysis software. The nonlinear mechanical behavior of the NiTi was taken into account. The U-shaped cross sectional geometry of ProFile showed the highest flexibility of the three file models. The ProTaper, which has a convex triangular cross-section, was the most stiff file model. For the same deflection, the ProTaper required more force to reach the same deflection as the other models, and needed more torque than other models for the same amount of rotation. The highest von Mises stress value was found at the groove area in the cross-section of the ProTaper Universal. Under torsion, all files showed highest stresses at their groove area. The ProFile showed highest von Mises stress value under the same torsional moment while the ProTaper Universal showed the highest value under same rotational angle. [J Kor Acad Cons Dent 33(4):323-331, 2008] Key words: Stress, NiTi rotary instrument, Cross-section, Bending, Torsion, Finite element analysis - Received 2008.4.7., revised 2008.5.13., accepted 2008.5.15.- * Corresponding Author: Hyeon-Cheol Kim Department of Conservative Dentistry, School of Dentistry, Pusan National University, 1-10, Ami-Dong, Seo-Gu, Busan, 602-739, Korea Tel: 82-51-240-7978 E-mail: golddent@pusan.ac.kr Ⅰ. 서론 니켈티타늄 (NiTi) 합금으로만들어진근관치료기구는스테인레스스틸 (SS) 합금으로만들어진기구들의단점을 323
극복하기위해만들어졌다 1). NiTi 기구는동일한크기의 SS 기구에비해 2~3 배높은탄성유연성을갖고비틀림파절에대한저항성이높다 2-5). NiTi 기구는근관형성을더욱쉽고빠르게도와주고, 만곡근관에서도원래의근관만곡을최대한유지하면서근관충전이용이한잘경사진모양으로확대할수있도록도와준다 2-6). 다양한전동 NiTi 파일이시판되고있으며, 각파일에따라고유한 rake angles 과 radial lands 를갖고있고하나의파일에서는일정한경사도의블레이드샤프트를갖는형태가일반적이다 6-8). ProFile (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Switzerland) 은 U- 형의단면과 3 개의대칭적인 radial lands 및음의 rake angle 을갖는대표적수동적기구로써, 이는다른시스템에비해근관중심을잘유지하고탄성이좋기때문에만곡도가큰근관에서마무리성형을하기에좋다고보고되고있다 9-11). 또다른시스템으로, ProTaper (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Switzerland) 는파일의경사도가점차변하는샤프트형태를가진것이특징적이다 12,13). ProTaper 의삼각형단면구조는상아질과파일간의접촉면적을감소시킴으로써삭제효율이더좋다고보고되었다 13). 그러나, 과도한삭제력에의해근관의중심이동, 근관이형성, 근관의과도한직선화등이야기된다는문제점도지속적으로연구보고되었다 14-16). 최근에이러한문제점을극복하기위하여단면모양을달리한새로운 ProTaper system 인 ProTaper Universal (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Switzerland) 이시판되었다. ProTaper Universal 의 F2 와 F3 및그이상의크기파일에서는 U- 형의단면구조를도입하여유연성을증가시키고자하였다. 임상적으로, NiTi 파일은근관내에서파절될수있는잠재위험성을갖는다. NiTi 전동파일은근관치료중어떠한시각적인영구변형양상이없이탄성한계내에서파절이일어날수있으며, 이러한예상치못한파절은임상가나학자모두에게상당한관심사가되고있다 17,18). 전동 NiTi 파일의파절은비틀림이나휨에의한피로파절로주로발생한다 19). 이러한파절발생에있어, 구조체의휨이나비틀림특성이그단면구조에의해직접적영향을받게되므로매우중요하게고려되어야한다 20,21). 이연구에서는 3 차원유한요소연구를통해휨과비틀림조건하에서세가지 NiTi 기구 (ProFile, ProTaper 및 ProTaper Universal) 의변형및응력분포를비교분석하였다. Ⅱ. 실험방법 NiTi 전동파일의모형설계 마이크로 CT 스캐너 (HMX, X-Tek Group, Santa Clara, CA, USA) 를이용하여세가지 NiTi 파일 (ProFile.06/#30, ProTaper F3 및 ProTaper Universal F3) (Figure 1) 을매 2 μm 마다스캔하여실제크기와형태를획득하였다. 3 차원모형형성프로그램 (IDEAS11 NX; UGS, Plano, TX, USA) 을이용하여앞서얻은자료의잡음을없애고파일의첨부나날카로운변연등을미세수정하였다 (Figure 1). 여덟개의결절및선형으로이루어진육면체요소를이용하여각파일의 3 차원메쉬이미지를만들었다. 최종 ProFile 모형은 16318 개의결절과 11880 개의요소로만들어졌고, ProTaper 는 9017 개의결절과 7560 개의요소, 그리고 ProTaper Universal 은 10668 개의결절과 8964 개의요소로구성되었다 (Figure 2). 파일의길이에대한수직방향으로의절단면을 z- 축으로선택하였다. NiTi 기구의기계적특성 NiTi 합금의비선형적기계적특성을수학적해석에반영하였다 22). Figure 3 은상변화의비선형적요소를나타내는 stress-strain curve 이다. 이곡선은네가지단계를가지는데, OA 구간은오스테나이트 (austenite) 의탄성변형구간, AB 구간은응력기원마르텐사이트 (martensite) 변성에의한약 4% 변형까지의의사탄성 - 고원변형 (pseudoelastic-plateau deformation) 구간, BC 구간은약 8% 까지의마르텐사이트지향탄성변형구간, 그리고 CD 구간은상변화된마르텐사이트에서의소성변형구간이다. 변위운동에의한소성변형은회복이불가능하지만, 탄성및상변화변형은회복이가능하다 22). Figure 3 의점선은본유한요소연구에사용한 stressstrain curve 이다. 초기 Young's modulus 는 36 GPa 로, Poisson's ratio 는 0.3 으로유지하였다. 첫번째상변화의시작과끝임계치는각각 504 MPa과 755 MPa으로하였다. 재연실험조건 ABAQUS V6.5-1 (SIMULIA, Providence, RI, USA) 프로그램을이용하여다양한조건 (Figure 4) 하에서세가지유한요소모형의기계적결과를수학적으로해석하고 Von Mises 값으로응력분포를결정하였다. 324
세가지니켈티타늄파일의휨과비틀림조건에서의응력분포에관한 3 차원유한요소연구 Figure 1. Cross-sectional and longitudinal geometry of three NiTi files. A; ProFile.06 / #30, B; ProTaper F3, C; ProTaper Universal F3. Figure 2. Final FE models of three NiTi files used in this study: A; ProFile.06 / #30, B; ProTaper F3, C; ProTaper Universal F3. Figure 3. The stress-strain curve of the NiTi material 22). 325
각모형은샤프트의끝에서구속되었으며네가지하중조건은동일휨하중, 일정휨량, 고정비틀림응력, 그리고일정한비틀림양을준것이다 (Figure 4). 첫번째조건 (Figure 4A) 은각 NiTi 파일의첨부에 1 N 의정하중을가한상태에서휨량을측정하여특징적인휨유연성 ( 휨변형 / 휨력 ) 을알고자함이다. 두번째응력조건은파일첨부에하중을가하여 2 mm를굽힌것이다 (Figure 4B). 세번째와네번째하중조건에서는파일의첨부에서 4 mm부위를구속하고고정된샤프트에 2.5 Nmm 의비틀림응력을가하거나 (Figure 4C) 10 의회전량을부여한것이다 (Figure 4D). Ⅲ. 실험결과 Figure 4. Simulated conditions used in this study: A; The simulated condition of free-end loading of 1 N, B; The simulated condition of same bending distance, C; The torsional condition of 2.5 Nmm with 4 mm fixation, D; The same rotational condition of 10 with 4 mm fixation. Table 1 에세가지 NiTi 파일과네가지하중조건에대한변형및최대 von Mises stress 값을요약하였다. 모형이고정된부위는응력비교에서제외하였다. 휨조건하에서의응력분포비교 파일첨부에 1 N 의정하중이가해졌을때, ProFile 은 4.59 mm, ProTaper 는 2.46 mm, 그리고 ProTaper Universal 은 3.05 mm아래로휘었다 (Figure 5). 결과적으로, 세모델의하중에대한휨유연성은각각 4.59, 2.46, 그리고 3.05 mm /N 이다. 최대 von Mises 응력값은 Table 1. Calculated deformation and maximum von Mises equivalent stress results for three NiTi rotary instruments under four loading conditions. Location of the bending deformation was at the tip of the file, the maximum stress concentration locations were measured from file tip NiTi instrument Bending Torsion 1 N 2 mm 2.5 Nmm 10 deformation/rotation 4.59 mm - 0.995 - ProFile.06 / #30 bending force/torque - 0.44 N - 25.1 N maximum stress ( MPa ) 577 MPa 275 MPa 455 MPa 333 MPa location ( mm ) 8.38 mm 8.38 mm - - Deformation/rotation 2.46 mm - 0.691 - ProTaper F3 bending force/torque - 0.81 N - 36.1 N maximum stress ( MPa ) 349 MPa 350 MPa 350 MPa 359 MPa location ( mm ) 3.68 mm 3.68 mm - - Deformation/rotation 3.05 mm - 0.826 - ProTaper bending force/torque - 0.66 N - 30.2 N Universal F3 maximum stress ( MPa ) 547 MPa 387 MPa 384 MPa 388 MPa location ( mm ) 3.55 mm 3.55 mm - - 326
세가지니켈티타늄파일의휨과비틀림조건에서의응력분포에관한 3 차원유한요소연구 Figure 5. The deflection and stress distribution under the free-end loading. A; ProFile.06 / #30, B; ProTaper F3, C; ProTaper Universal F3. Figure 6. Horizontal row A shows the von Mises stress distribution under the condition of 2 mm deflection. Row B shows the von Mises stress distribution under the condition of 2.5 Nmm torsional moments. Row C shows the von Mises stress distribution under the condition of same rotational angle. ProFile 의 8.38 mm위치에서 577 MPa, ProTaper 의 3.68 mm위치에서 349 MPa, 그리고 ProTaper Universal 의 3.55 mm위치에서 547 MPa이었다 (Table 1) (Figure 6A). 파일의첨부를 2 mm하방으로굽히기위해서는 ProTaper 가가장높은힘 (0.81 N) 을필요로한반면, ProTaper Universal 과 ProFile 은각각 0.66 N 과 0.44 N 의힘을필요로하였다 (Figure 7A). 따라서휨저항력 (bending stiffness values) 은각각 0.41, 0.33, 그리고 0.22 N/ mm에해당된다. 이들값은상호반비례관계를보인다. ProTaper Universal 의홈부위에서 387 MPa의가장높은 von Mises stress 값을나타냈으며, ProTaper 와 ProFile 은각각 350 MPa과 275 MPa이었다 (Figure 6A). 이최고응력값들이나타나는파일에서의위치는앞선정하중조건에서의각파일의길이에서의위치와동일하다. 비틀림조건하에서의응력분포비교 Figure 7. Graph A showing the bending moment needed to deflect. Graph B showing the torque required to rotate the file under the restrained condition. 각모형에 2.5 Nmm 의비틀림응력이주어졌을때, ProTaper 가 350 MPa의 von Mises stress 로제일적은응력을나타냈으며, ProTaper Universal 은 384 MPa, ProFile 이 455 MPa로가장높은응력을나타냈다 (Figure 6B). 이때뒤틀린각은 ProTaper, ProTaper Universal, ProFile 순으로 0.691, 0.826, 0.995 이었다 (Table 1). 파일을시계방향으로 10 뒤틀기위해서필요한힘은 Figure 7B 에나타냈다. ProFile, ProTaper, 및 ProTaper 327
Universal 에대한비틀림저항력은차례로 2.51, 3.61, 3.02 Nmm/degree 로 ProTaper 가다른파일에비해더큰힘을필요로하였다. ProFile 은 333 MPa, ProTaper 는 359 MPa, 그리고 ProTaper Universal 이가장높은 388 MPa의응력집중을홈부위에나타냈다 (Figure 6C). Ⅳ. 총괄및고찰 최근십수년간, NiTi 파일에대한관심이상당히증가하고임상에서널리사용되고있다. 동시에 SS 기구에비해상대적으로많은 NiTi 기구의파절에대한우려도제기되며이러한위험성에대한많은연구가진행되고있다 23-25). NiTi 전동기구는연속적으로회전하면서한방향으로지속적인비틀림을받기때문에수동기구와는완전히다른응력집중양상을보인다. 전단 ( 비틀림 ) 응력은근관의크기나삭제할상아질의강도, 윤활제의사용여부에따라다양하게나타나지만, 기구의응력분포에는그횡단면의형태가가장중요한요소가된다 20,23,26-28). NiTi 기구의파절에관한연구는주로임상이나재현실험이후에 SEM 관찰을통해이루어져왔다. 이러한방법은휘거나회전하는동안의응력에대해서는파악하기가어려웠다 17,29-33). ProTaper 와 ProFile 에관한유한요소연구에서는, ProTaper 는근관성형의초기에상부근관을확대하기에적당하고반면 ProFile 은마무리성형단계의큰근관에서더적절하다고추천하였다 20). Turpin 등 34) 은 boundary integral method 를사용하여두가지횡단면구조 (ProFile 과 Hero) 에의한휨과비틀림에대한응력을연구하였으며마찬가지로서로다른구조를가진기구는다른과정에사용되어야한다고제안하였다. 그러나, 두가지연구모두에서원통형모양의모형을사용하고실제파일의경사도는모형제작에고려하지않았다. 최근에 Xu 등 35) 도유한요소분석을통해횡단면구조가근관치료용파일의기계적움직임에미치는영향을조사하였으나이또한실제형상을그대로반영하지는못한채횡단면만을단일변수로하여비틀림조건에대한연구를진행한것으로파악된다. 이연구에서는세가지종류의 NiTi 파일을스캔하여실제형상을얻어유한요소연구에사용하고임상에서의상황을조건으로재연하였다. 파일의끝부분에하중을가하여기구의휨강성 (flexural rigidity) 를평가하였고, 이는소재의탄성계수를반영하며관성모멘트 (moment of inertia) 에의해정해진다 36). 이연구결과에서 ProFile 이다른시스템에비해더큰휨량을보인것은휨강성이적다는것을말하고이는높은유연성을가짐을의미한다. 세가지파일모두원자재의물성이동일한것으로조건을부여하였으므로, 다양한휨강성의차이는다른구조로부터기인된것이다. ProFile 과달리 ProTaper 가가장높은휨강성을나타냈고, 휨량이적었으며동일하중 (1 N) 조건에서는가장적은응력집중을보였다. Berutti 등 20) 도역시 ProTaper 가 ProFile 에비해유사한하중에서는낮은응력을보이고응력분산이더잘되었다고보고하였다. 그러나, 임상에서는가해지는휨력은외부로부터정해지는것이아니고사용중근관내상황에의해다양하게변하게되는것이므로동일휨량에의한상황을추가하였다 (Figure 4B). 동일한휨량조건하에서는 ProFile 에비해 ProTaper 와 ProTaper Universal 이더높은응력이발생하였으며, ProTaper 에서는삭제날부위에응력이집중되었고 ProTaper Universal 에서는단면에서추가된구조인홈부위에집중되었다. 이는삼각단면을가진보 (beam) 의휨역학에서추정할수있다. 즉일반적으로휨량혹은굽힘량은휨력에비례하고단면계수에반비례한다 36). 기구의강직성과횡단면면적과의관계는많은연구에서제안되었다 32,37-39). ProTaper 와 ProTaper Universal 이유사한길이방향의외형을갖지만, ProTaper Universal 의볼록한삼각단면에서변에추가된홈부위는이차관성모멘트 (second moment of inertia) 를효과적으로감소시키는역할을하였지만, 반대로응력집중을가져오는역할도하게되었다. 비틀림강성은적용된비틀림힘과극관성모멘트 (polar moment of inertia) 에비례하는데이연구에서는비틀림양으로평가하였다. ProTaper 가가장높은강성을보였으며 ProFile 이가장낮았다. 그러나, 굽힘량이근관의만곡에의해지배를받는것과는달리, 삭제과정에서상아질에대한저항과접촉때문에전동기구에서의전단응력이발생된다. 따라서, 동일량의회전각 (Figure 6C) 을이용한평가보다는유사한비틀림모멘트 (Figure 6B) 하에서응력분포를검사하는것이더욱논리적이다. 이러한상황에서는 ProFile 이 ProTaper 보다더큰응력을받게되고, 이는 Turpin 등 34), Berutti 등 20) 및 Xu 등 35) 의결과와잘일치한다. U- 형삭제날의아래쪽 ( 홈부위 ) 으로비틀림응력의집중이관찰되었는데, 이는 ProTaper 의경우에서보다훨씬높았으며, 이러한부위에 SIM transformation (Stressinduced martensitic transformation; 응력기원마르텐사이트변화 ) 과변성된마르텐사이트의소성변형가능성이더높다. 이는임상에서사용하는 ProFile 이 ProTaper 나다른종류의 NiTi 파일에비해파절이있건없건간에나사선풀림현상으로많이폐기되는것을잘설명해준다 8,31,40). NiTi 기구를사용하기전에근관을 #15 혹은 #20 크기까지확대하는것은파일의비틀림응력을감소시키는데도움이 328
세가지니켈티타늄파일의휨과비틀림조건에서의응력분포에관한 3 차원유한요소연구 되고전단파절의가능성을감소시키는방법이된다 26). 재료가동일하고크기가같으면기구의반력 (reaction force) 은작동시하중에대한작업부의형태에의해결정된다. 횡단면모양, 삭제날의깊이, 내부직경의굵기, 외곽부형태의크기등이응력분포에영향을미치는요소이고이는극관성모멘트와이차관성모멘트의크기를결정한다. 원래의 ProTaper 단면에 U- 형의홈을추가한형태로 ProTaper Universal 을만든것은홈의아래부분에응력이집중되는결과를초래하여유연성은증가되었지만비틀림력에약하게되었다. 회전이나굽힘에의한기구의파절가능성이우려될때이는서로다른요소가작용되는것이명확하다 30). 아주유연한성질을가지면서도휨력이나비틀림에모두잘견딜수있는시스템은없다. 그러므로임상가들은 NiTi 전동기구를사용함에있어일반적인주의사항을잘따라야함은물론이고이들파일의파절이나내구성에영향을미치는구조적특성을잘이해하여야한다. 안전한사용을위해, 근관치료교육자들은적절한감독하에실습과정을행하여전동파일을다루는데능숙해질필요가있음을강조하여야한다 41,42). 파일의구조와응력분포, 피로파절, 미세현미경하결함등의관련성을검증하기위한부가적인연구가또다른방법에의해서도진행될필요가있다. Ⅴ. 결론 다양한횡단면구조를가진세가지 NiTi 파일 (ProFile, ProTaper 및 ProTaper Universal) 의삼차원유한요소모형을이용하여휨과비틀림조건에서응력분포를조사하였다. 이실험조건에서는다음과같은결과가얻어졌다. 1. U- 형의단면형태를가진 ProFile 이가장높은유연성을나타냈고, 볼록한삼각단면을가진 ProTaper 가가장높은휨강성을나타냈다. 동일량의휨량을얻기위해 ProTaper 가가장많은힘을필요로하였으며, 이때가장높은응력은 ProTaper Universal 의구부위에서나타났다. 2. 비틀림력하에서는모든파일의구부위에응력이집중되었다. ProTaper 가가장높은비틀림강성을보였고 ProFile 이가장낮았으며, 동일한비틀림모멘트하에서는 ProFile 의구부위에가장높은응력이집중되었으나, 동일량의회전각이주어졌을때는 ProTaper Universal 의구부위에서최대응력이관찰되었다. 참고문헌 1. Walia H, Brantley WA, Gerstein H. An initial investigation of the bending and torsional properties of Nitinol root canal files. J Endod 14:346-351, 1988. 2. Glosson CR, Haller RH, Dove SB, del Rio CE. A comparison of root canal preparations using Ni-Ti hand, Ni-Ti engine-driven, and K-Flex endodontic instruments. J Endod 21:146-151, 1995. 3. Schäfer E, Schulz-Bongert U, Tulus G. Comparison of hand stainless steel and nickel titanium rotary instrumentation: a clinical study. J Endod 30:432-435, 2004. 4. Chen JL, Messer HH. A comparison of stainless steel hand and rotary nickel-titanium instrumentation using a silicone impression technique. Aust Dent J 47:12-20, 2002. 5. Garip Y, Gunday M. The use of computed tomography when comparing nickel-titanium and stainless steel files during preparation of simulated curved canals. Int Endod J 34:452-457, 2001. 6. Schäfe E. Shaping ability of Hero 642 rotary nickeltitanium instruments and stainless steel hand K- Flexofiles in simulated curved root canals. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 92:215-220, 2001. 7. Hata G, Uemura M, Kato AS, Imura N, Novo NF, Toda T. A comparison of shaping ability using ProFile, GT file, and Flex-R endodontic instruments in simulated canals. J Endod 28:316-321, 2002. 8. Ankrum MT, Hartwell GR, Trutt JE. K3 Endo, ProTaper, and ProFile systems: breakage and distortion in severely curved root of molars. J Endod 30:234-237, 2004. 9. Kim HC, Park JK, Hur B. Relative efficacy of three Ni- Ti file systems used by undergraduates. J Kor Acad Cons Dent 30:38-48, 2005. 10. Walsch H. The hybrid concept of nickel-titanium rotary instrumentation. Dent Clin North Am 48:183-202, 2004. 11. Park SH, Cho KM, Kim JW. The Efficiency of the Ni- Ti Rotary files in Curved Simulated Canals Shaped by Novice Operators. J Kor Acad Cons Dent 28:146-155, 2003. 12. Bergmans L, Van Cleynenbreugel J, Beullens M, Wevers M, Van Meerbeek B, Lambrechts P. Progressive versus constant tapered shaft design using NiTi rotary instruments. Int Endod J 36:288-295, 2003. 13. Clauder T, Baumann MA. ProTaper NT system. Dent Clin North Am 48:87-111, 2004. 14. Calberson FL, Deroose CA, Hommez GM, De Moor RJ. Shaping ability of ProTaper nickel-titanium files in simulated resin root canals. Int Endod J 37:613-623, 2004. 15. Yun HH, Kim SK. A comparison of the shaping abilities of 4 nickel-titanium rotary instruments in simulated root canals. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 95:228-233, 2003. 16. Schäfe E, Vlassis M. Comparative investigation of two rotary nickel-titanium instruments: ProTaper versus RaCe. Part 1. Shaping ability in simulated curved canals. Int Endod J 37:229-238, 2004. 17. Grande NM, Plotino G, Pecci R, Bedini R, Malagnino VA, Somma F. Cyclic fatigue resistance and threedimensional analysis of instruments from two nickeltitanium rotary systems. Int Endod J 39:755-763, 2006. 18. Martín B, Zelada G, Varela P, Bahillo JG, Magán F, Ahn S, Rodríguez C. Factors influencing the fracture of 329
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세가지니켈티타늄파일의휨과비틀림조건에서의응력분포에관한 3 차원유한요소연구 국문초록 세가지니켈티타늄파일의휨과비틀림조건에서의응력분포에관한 3차원유한요소연구 김태오 1 이찬주 2 김병민 2 박정길 1 허복 1 김현철 1 * 1 부산대학교치의학전문대학원치과보존학교실, 2 부산대학교공과대학기계공학부 이연구의목적은세가지니켈 - 티타늄파일의휨과회전조건하에서의응력분포를유한요소모형을이용하여비교하는것이다. ProFile.06/#30, ProTaper 와 ProTaper Universal 의 F3 파일을마이크로컴퓨터단층촬영을하고 reverse engineering 을통하여세니켈티타늄파일의구조를얻고삼차원유한요소모형을제작하였다. 니켈티타늄합금의비선형적인물리적성질을반영하고 ABAQUS 프로그램을이용하여휨과회전조건하에서의기계적인움직임을수학적으로예측분석하였다. U- 형태의단면구조를가진 ProFile 이모형가운데가장좋은휨성질을나타냈다. 동일한휨량조건에서는볼록한삼각형단면의 ProTaper 가다른모형보다많은힘을필요로하였으며, 반면에가장높은 von Mises 응력은 ProTaper Universal 의단면에서움푹파인부위에집중되었다. ProFile 모형은동일한크기의회전력에대해가장큰응력집중을 U- 형구부위에나타냈다. ProTaper 모형은다른모형에비해동일량을비틀기위해더많은힘을필요로하였으며, 반면에, 동량의비틀림에서는가장높은 von Mises 응력이 ProTaper Universal 의단면에서움푹파인부위에집중되었다. 주요어 : 응력, 니켈 - 티타늄파일, 횡단면구조, 휨, 비틀림, 유한요소 331