さまざまな咬合接触状況がインプラント周囲骨応力に及ぼす影響 - 間接軸荷重の接触有限要素法による解析

The effect of different occlusal contact situations on peri-implant bone stress - A contact finite element analysis of indirect axial loading.

抄録

インプラント修復は今日の歯科治療における基本的な治療法の1つですが、咬合過重負荷によるインプラントの損失は依然として問題になっています。咬合過重負荷のような複雑な生体力学的問題は、しばしば有限要素法により解析されます。この数値解析手法により、さまざまな荷重状況がインプラントや組織に及ぼす影響を詳細に解析することが可能になり、歯科治療を最適化する上で重要な要素となります。本研究では、有限要素法を用いて、1歯インプラントクラウンのインプラント周囲骨の応力分布を調査することを目的とした。荷重は，咬合歯を通して間接的にインプラントクラウンに3回および5回の接触セットアップを介して加えられた．クラウンと拮抗歯間の摩擦係数は0.1から1.0の間で変化させた．さらに、20°、30°、40°の傾斜を持つ3つのクラウンをモデル化した。非線形接触計算により、摩擦が増加すると接触力の方向と大きさが変化し、骨の応力も減少することが示された。さらに、傾斜角の大きいカスプを使用した場合、応力の大きさはより大きくなった。応力変化の強さは、接触の分布と数、および接触力のベクトルに強く依存した。最大インターサスペーショ ンでは、十分に分散された接触による軸荷重の結果、カスプの 傾斜が大きく摩擦が小さくても、骨に大きな応力がかかることはな かった。したがって、長期的な臨床的成功のためには、インプラント修復物への斜め荷重を防ぐよう、咬合調整に特に注意を払う必要がある。

Implant restoration is one of the basic treatments in dentistry today, yet implant loss from occlusal overload is still a problem. Complex biomechanical problems such as occlusal overload are often analyzed by means of the finite element method. This numerical method makes it possible to analyze in detail the influence that different loading situations have upon implants and tissues, which is a key element in optimizing these dental procedures. This study was designed to investigate the stress distribution in peri-implant bone of a single-tooth implant crown using the finite element method. The load was applied indirectly via an occluding tooth through a three and five contact setup into the implant crown. The friction coefficient values between the crown and antagonist were varied between 0.1 and 1.0. Additionally, three crowns with cusp inclinations of 20°, 30° and 40° were modeled. Non-linear contact computations indicated that an increase in friction changed the direction and magnitude of contact forces, which also led to reduced stresses in the bone. Furthermore, the stress magnitudes were higher when cusps of a greater inclination were used. The intensity of stress alterations was strongly dependent on the distribution and number of contacts, and the contact force vector. In maximum intercuspation, a resulting axial load due to well-distributed contacts prevented high stresses in bone even with high cusp inclinations and low friction. Therefore for long-term clinical success, particular attention should be paid to occlusal adjustment so as to prevent oblique loading onto dental implant restorations.