歯内療法で治療した歯の生体力学的挙動に及ぼすファイバーポスト、骨欠損およびファイバー含有量の影響：3次元有限要素解析

Effect of fibre posts, bone losses and fibre content on the biomechanical behaviour of endodontically treated teeth: 3D-finite element analysis.

抄録

本研究の目的は、異なる荷重条件下で、異なる支柱（グラスファイバー支柱、カーボンファイバー支柱、スチール支柱）を用いて修復した歯内療法歯の内部の応力分布を、3次元有限要素解析を用いて評価することである。骨欠損の程度が異なる歯に対する咀嚼力と衝撃力の影響を分析した。モデルは、歯質、ポスト、セメント、ガッタパーチャ、コア、クラウンから構成される。2つの静的な力（水平170Nと斜め100N）と2つのセクションを拘束して、4つのシミュレーションを行いました：歯冠下1mm（正常な歯周組織における歯槽骨の位置）と6mm（歯根の中央部）の2つのセクションを拘束して，4回のシミュレーションを行った．Von Misesおよび主応力を評価し、3元配置分散分析およびTukey検定（α=0.05）を用いて分析し、繊維割合の影響を分析した。すべての条件において、応力値間に有意差が認められた（p<0.05）。衝撃荷重は、特に骨欠損が顕著な場合に、常に最も危機的な状況を引き起こした。スチール製支柱を使用したシステムでは、水平荷重と上面拘束によるポストセメント界面の主応力が最も高かった（圧縮応力121MPa、引張応力115MPa）。ガラス製支柱を使用したシステムでは、より均質な挙動が得られ、応力も低くなった。繊維の割合が高いほど、支柱の応力は高くなった。さらに、より大きな骨欠損が応力の重要な増加の原因となっている。このように、歯周病は歯内療法後の歯の修復の成功に重要な役割を持ち、ポストの材質や深さの選択に影響を与えることが示された。

The aim of this work was to evaluate the stress distribution inside endodontically treated teeth restored with different posts (glass fibre, carbon fibre and steel posts) under different loading conditions by using a 3D-finite element analysis. The effect of masticatory and impact forces on teeth with different degrees of bone loss was analysed. The model consists of: dentine, post, cement, gutta-percha, core and crown. Four simulations were conducted with two static forces (170N horizontal and 100N oblique) and two sections constrained: 1mm (alveolar bone position in a normal periodontium) and 6mm (middle of root) below the crown. Von Mises and the principal stresses were evaluated and analysed with a 3-way ANOVA and Tukey test (α=0.05) and the effect of fibre percentage analysed. Significant differences were found among the stress values for all conditions (p<0.05). Impact load was always responsible for the most critical situation especially when the bone loss was more evident. The system with steel posts showed the highest principal stresses at the post-cement interface with horizontal load and top constraints (compressive stress of 121MPa and tensile stress of 115MPa). The use of glass posts provides a more homogeneous behaviour of the system with lower stresses. Higher fibre percentages gave higher stress in the posts. Moreover, larger bone losses are responsible for important increase in stress. Thus, this work demonstrated that periodontal disease has an important role in the success of tooth restoration after endodontic therapy, influencing the choice of post material and depth.