臼歯部の矯正用ミニインプラントに及ぼす咬合力の影響：有限要素法による解析

Effect of bite force on orthodontic mini-implants in the molar region: Finite element analysis.

抄録

目的:

臼歯部における歯科矯正用ミニインプラント（OMI）の変位および応力分布に及ぼす咬合力の影響を、埋入部位、埋入角度、荷重方向に応じて検討する。

OBJECTIVE: To examine the effect of bite force on the displacement and stress distribution of orthodontic mini-implants (OMIs) in the molar region according to placement site, insertion angle, and loading direction.

方法:

上顎と下顎のマイクロCT画像を用いて5つの有限要素モデルを作成した。OMIは上顎1箇所、下顎2箇所に設置した：上顎第二小臼歯と第一大臼歯の間、下顎第二小臼歯と第一大臼歯の間、下顎第一大臼歯と第二大臼歯の間。OMIは皮質骨の頬側表面に対して45°と90°の角度で挿入した。第2小臼歯、第1大臼歯、第2大臼歯の10箇所の咬合接触点に25kgの咬合力を加えた。荷重方向は歯の長軸に対して0°、5°、10°とした。

METHODS: Five finite element models were created using micro-computed tomography (microCT) images of the maxilla and mandible. OMIs were placed at one maxillary and two mandibular positions: between the maxillary second premolar and first molar, between the mandibular second premolar and first molar, and between the mandibular first and second molars. The OMIs were inserted at angles of 45° and 90° to the buccal surface of the cortical bone. A bite force of 25 kg was applied to the 10 occlusal contact points of the second premolar, first molar, and second molar. The loading directions were 0°, 5°, and 10° to the long axis of the tooth.

結果:

埋入部位に関して、変位と応力は、下顎第一大臼歯と第二大臼歯の間に埋入したOMIで最も大きく、上顎第二小臼歯と第一大臼歯の間に埋入したOMIで最も小さかった。下顎大臼歯部では、角度をつけたOMIは、90°で埋入したOMIよりもわずかに変位が少なかった。最大Von Mises応力は、荷重方向が傾斜するにつれて増加した。

RESULTS: With regard to placement site, the displacement and stress were greatest for the OMI placed between the mandibular first molar and second molar, and smallest for the OMI placed between the maxillary second premolar and first molar. In the mandibular molar region, the angled OMI showed slightly less displacement than the OMI placed at 90°. The maximum Von Mises stress increased with the inclination of the loading direction.

結論:

これらの結果から、第二小臼歯と第一大臼歯の間にOMIを皮質骨に対して45°の角度で埋入することで、咬合力によるOMIへの影響が軽減されることが示唆された。

CONCLUSIONS: These results suggest that placement of OMIs between the second premolar and first molar at 45° to the cortical bone reduces the effect of bite force on OMIs.