インプラントによる下顎臼歯部補綴の意義：非線形有限要素解析による理論的検討

Significance of mandibular molar replacement with a dental implant: a theoretical study with nonlinear finite element analysis.

抄録

背景:

歯科インプラントは、下顎の片側欠損に頻繁に適用される。しかし、下顎の臼歯部にインプラントを埋入することは解剖学的構造上困難である。本研究の目的は、インプラントを埋入した下顎短縮歯列弓（SDA）における咬合力分布を評価することである。

BACKGROUND: Dental implants are frequently applied to unilateral defects in the mandible. However, implant placement in the molar region of the mandible can be difficult due to anatomical structure. The aim of this study was to evaluate the distribution of occlusal force in a mandibular shortened dental arch (SDA) with implants.

方法:

歯とインプラントの数を変えた下顎の3次元有限要素（FE）モデルを作成した。模型Im6とIm67は、それぞれ左側臼歯部の欠損部に1本と2本のインプラントを埋入した。模型Im456とIm4567は、左前臼歯部と大臼歯部の欠損部にそれぞれ3本と4本のインプラントを埋入した。モデルMT67は、臼歯部の欠損にインプラントを埋入しなかった。モデルMT7は、コントロールとして、左第二大臼歯のない自然な歯列を表しています。荷重400Nでの解析の前に、臼歯部間位を想定した咬合接触条件の修正を行ったため、咬合面にかかる総力としての荷重条件は400Nとなった。その後、荷重100N、200N、800Nの荷重条件でFE解析を行った。咬合面および下顎顆部にかかる反力の分布を検討した。

METHODS: Three-dimensional finite element (FE) models of the mandible with varying numbers of teeth and implants were constructed. Models Im6 and Im67 contained one and two implants in the defect of the left molar region, respectively. Models Im456 and Im4567 contained three and four implants in the defect of the left premolar and molar regions, respectively. Model MT67 contained a defect in the molar region with no implant placed. Model MT7 represented natural dentition without a left second molar, as a control. Modification of the condition of occlusal contacts assuming the intercuspal position was performed before analysis under load 400 N; therefore, the load condition as total force on the occlusal surface was 400 N. FE analyses were subsequently performed under load conditions of loads 100, 200, and 800 N. The distribution of reaction forces on the occlusal surface and the mandibular condyle was investigated.

結果:

Im67およびIm4567の荷重分布は、すべての荷重条件下で対称的であった。Im6およびIm456の咬合力分布はMT7と類似していた。しかし、これらの模型では、100Nおよび200Nの荷重条件下で、欠損側の第2小臼歯の咬合力が大きくなった。逆に、第一大臼歯の咬合力は、荷重800NではMT7よりもはるかに大きかった。

RESULTS: Force distribution in models Im67 and Im4567 appeared to be symmetrical under all load conditions. Occlusal force distribution in models Im6 and Im456 was similar to that in model MT7. However, the occlusal force at the second premolars on the defect side in those models was larger under loads 100 and 200 N. Conversely, the occlusal force on the first molars was much larger than that in model MT7 under load 800 N.

結論:

この理論的研究の限界の範囲内で、欠損歯と同数のインプラントによる修復は、ほぼ対称的な咬合力分布を示し、下顎の片側欠損に対してより少ない生体力学的応力を生じることを実証した。しかし、欠損した第二大臼歯をインプラントで修復することが不可能または困難な場合、重度のブラキシズムを持つ人を除き、インプラントによるSDAも許容される可能性がある。

CONCLUSIONS: Within the limitations of this theoretical study, we demonstrated that restoration with the same number of implants as missing teeth will show almost symmetric occlusal force distribution, and it will produce less biomechanically stress for a unilateral defect of the mandible. However, if restoration of a missing second molar with an implant is impossible or difficult, then an SDA with implants may also be acceptable except for individuals with severe bruxism.