一軸引張実験による歯根膜の力学的特性の測定

Determination of the mechanical properties of the periodontal ligament in a uniaxial tensional experiment.

抄録

背景:

歯根膜は、歯根を歯槽骨に結合させ、歯を歯槽骨に固定するための軟結合組織である。この組織は弾性成分と粘性成分から構成されているため、粘弾性材料としての性質を示す。以前の研究 [4] では、ブタの下顎骨から採取したサンプルを用いたin vitro実験により、歯根膜の典型的な粘弾性材料特性が明らかにされた。これらの特性には、力の緩和、ヒステリシス、荷重履歴への依存性などが含まれる。

BACKGROUND: The periodontal ligament is a soft connective tissue which joins the tooth root to the alveolus and thus provides for anchorage of the tooth in the alveolar bone. Due to its composition of elastic and viscous components, this tissue displays viscoelastic material properties. In a previous study [4], in vitro experiments revealed typical viscoelastic material properties of the periodontal ligament in samples from pig mandibles. These properties included force relaxation, hysteresis, and dependence on loading history.

材料と方法:

これらの実験に基づき、本研究では歯の変位の負荷速度依存性を登録し、歯根膜の応力-ひずみ挙動を組織が破裂するまで調べた。この目的のため，ブタ下顎前歯から採取した歯根膜のセグメントを，専用に開発したクランプ治具を用いて一軸引張実験を行った．

MATERIAL AND METHODS: Based on those experiments, a dependence of tooth displacement on loading velocity was registered in the present study and the stress-strain behavior of the periodontal ligament was examined until the tissue ruptured. For this purpose, segments of the periodontal ligament taken from anterior teeth from the pig mandible were tested in a purpose-developed clamping fixture in a uniaxial tensional experiment.

結果:

特に応力-ひずみ曲線の初期段階は負荷速度に依存し、ヒステリシス曲線の形状は負荷速度の変動に従うことがわかった。歯根膜の応力-ひずみ挙動をいくつかの相に分類し、異なる負荷速度における曲線の初期相および直線相の弾性率を求めた。

RESULT: It was found that the initial phase of the stress-strain curve in particular was dependent on loading velocity and that the shape of the hysteresis curve was subject to a variation in loading velocity. The stress-strain behavior of the periodontal ligament was characterized, divided into several phases, and the elastic modulus of the initial and the linear phase of the curve was determined at different loading velocities.

結論:

歯根膜の材料特性に関する知識は、歯の矯正運動を理解し、矯正治療に最適な力システムを選択するための基礎となる。

CONCLUSION: Knowledge of the material properties of the periodontal ligament is fundamental to an understanding of orthodontic tooth movement and thus to selection of an optimal force system for orthodontic treatment.