나. Herbst의 역학분석
ㄱ. Pull형
시상면에서는 솜노덴트의 Fin형과 비슷하나 상악 전방에서 하악 후방으로 견인장치가 부가돼 하악이 전진되므로 조금 더 복잡하다. 그러나 횡단면에선 견인장치가 Fin을 대신해 하악의 측방운동을 방해하는 것 외엔 동일하다. 지면 관계상 그림으로 대신한다.
ㄴ. Push형
시상면에선 Fin형과 거의 동일하나 Push형과는 반대로 상악 후방과 하악 전방을 연결하는 부가장치가 서로 밀어서 하악을 전방으로 내미는 형태이므로 Pull형과는 반대로 힘이 작용한다.
그러나 턱관절을 전방으로 당기든, 후방으로 밀든 방향의 차이만 있을 뿐 동일량의 하중이 턱관절에 부하를 가한다. 특이할 점은 Push형은 개량형이 있는데 상악 후방에서 하악 전방으로 대각선 방향으로 부가장치가 걸리면 하악을 교합 평면에서 후하방으로 밀 수 있는 힘의 벡터가 발생할 수 있으므로 연결장치를 크랭크 형태로 만들어 수직 성분보다 수평 성분의 힘이 더 작용하도록 했다<그림: 아래 왼쪽 중간>.
다. 하악전방전진구개결합형(TAP)의 역학 분석
시상면과 횡단면 모두 복잡한 역학관계가 성립된다. 턱관절과 교합평면에 가해지는 하중도 장치 중 가장 크며, 일정한 힘을 계산하기 어려운 측면이 있다.
독일의 쇼이덴탈社가 개발한 이후 이를 모방한 개량형이 세계 각 국에서 발표되고 있다. 부속장치가 구개전방에 위치함에 따라 혀가 전상방으로 유도되는 것을 방해해 구강 내 전체 용적이 상대적으로 줄어드는 것이 가장 큰 단점이다. 이를 보상하기 위해서는 하악 전진량을 더 늘려야 하므로 부작용 발생 가능성도 높아진다.
② 하악전방전진 일체형(Mono bloc MAD)의 역학 메커니즘
상·하악 장치가 그대로 상·하악 치열에 꽉 끼어 고정되므로 하악이 움직일 수 없어 하악이 움직일 때 획득하는 간헐적 하중의 해소가 없다. 그러므로 분리형에 비해 쉽게 턱관절이나 주변 근육군에 무리가 올 수 있다.
반면 분리형은 측후방으로 한계 이상으로 움직일 경우 상악 장치와 하악 장치를 연결하는 부가장치에 부딪히면서 순간적으로 발생하는 막대한 양의 불필요한 힘이 없어 분리형에 비해 급성의 턱관절 동통이나 급성개구장애 같은 부작용이 발생할 가능성이 적은 긍정적 측면도 있다.
한편 코골이/수면무호흡이 발생하면 산소 유입량이 줄어들면서 이를 보충하기 위한 구강호흡이 시작되고 자연히 입이 벌어진다. 상하 분리형은 움직임을 허용하므로 결과적으로 입 벌림 현상을 계속적으로 방치하는 것처럼 돼 구강호흡의 개선이 거의 불가능하다. 그러나 일체형은 상하치열에 일체로 장착되므로 입을 벌릴 수가 없어 장착 초기에는 구강호흡이 어려워져 힘들 수 있지만 시간이 가면서 분리형에 비해 상대적으로 호흡 개선에 유리하며, 공기유입량이 커져 치료 효과가 상대적으로 높아질 수 있다.
③ 하악전방융합형(PASA)의 역학분석
분리형과 일체형은 모두 하악을 강제로 전진시킴으로써 발생하는 불필요한 힘의 부하와 긴장을 피할 수 없다. 그러므로 인체의 부작용을 최대한 사전에 피하면서도 분리형과 일체형의 장점을 취할 수 있는 장치가 필요하다.
구강장치를 장착하면 전방으로 가해지는 힘 AF, 하악복원력 RF, 분리형에서 상·하악 장치가 교합면에서 충돌 시 파생되는 힘 OF, 분리형에서 전후 장치를 끌어당기거나 미는 데서 파생되는 힘 RF, 하악이 측방 후방으로 움직일 때 발생되는 힘 LF 등을 염두에 둬야 한다.
구강장치를 사용하는 한 이러한 불필요한 힘을 근원적으로 제거할 방법은 없다. 그러나 이러한 힘이 발생하는 것이 필연적이라 하더라도, 힘이 인체에 전달되는 과정을 차단하거나 완충시킬 수 있으면 문제는 해결된다. 즉 구강장치가 구강 내에서 움직일 수 있다거나 하악이 움직일 수 있다면 발생된 힘이 지속적으로 이어지지 못하고 소실되거나 크기를 감소시킬 수 있다.
PASA는 이 두 가지 개념을 기준으로 내면을 설계했다. 외형은 일체형을 채택해 분리형에서 보이는 대각선 방향의 연결장치에 하악이 측방 운동 도중에 부딪히면서 발생하는 힘 자체가 아예 발생하지 않는다. 장치 내외 벽에 닿아서 힘이 발생한다 하더라도 힘의 방향을 바꿔 미세한 힘만이 작동하게 함으로써 부작용 발생을 최소화했다.
또한 일체형의 최대 장점인 수면 중 구강호흡에서 입이 벌어질 수 없어 구강이 혀로 밀폐되는 효과가 얻어지도록 했다. 중장기적으로 구강호흡이 개선되면서 공기흡입량이 증대되고 혀가 후하방으로 처지는 현상도 자연스럽게 개선돼 코골이/수면무호흡 치료효과를 높일 수 있다.
ㄱ. LLF
턱이 좌측방 운동 시 가해지는힘, RLF: 턱이 우측방 운동시 가해지는 힘. PINK 부위는 장치 내면에 설계된 미세 유격. 하악은 유격이 부여돼 있어 미세한 3차원 운동이 가능하므로 측방 운동이 가능하고 이때 치아가 장치 내면에 닿으면 하악이 반대편으로 움직이거나 회전하면서 압력이 소실된다(봅슬레이 효과).
PASA는 치열을 따라 전후, 좌우, 상하로 진단 시 미리 계산된 미세 유격이 부여돼 있어 외관상 일체형이지만 실제로는 마치 분리형처럼 장치 내면에서 하악 운동이 가능하다.
수면 도중 필요 시 하악이나 상악의 어느 한쪽에 장치가 고정된 상태로 장치가 상악에서 혹은 하악에서 빠져 나왔다가 다시 복원될 수 있으므로 장치에 의한 부작용이 거의 없다.
