口蓋矯正用アンカースクリューに起因する応力の有限要素解析

Finite element analysis of stress caused by palatal orthodontic anchor screws.

抄録

本研究では，有限要素（FE）解析を用いて，口蓋中央部に設置されたミニスクリュー（ねじ）の安定性を検討した．ねじの安定性との関係を調べるために，縫合糸の成熟度とねじ-縫合糸間の距離を変化させたFEモデルを用いた．中口蓋縫合線の成熟度によって4つのグループに分類した（0％、60％、75％、100％）。埋入位置は、縫合部の中央（0.0mm）、縫合部の側方（0.5mm、1.0mm、1.5mm）とし、骨内のvon Mises応力値とスクリューの変位量をモデル間で比較した。スクリューを縫合部の中央に配置した無縫合モデルの応力値は30MPa以上であった。スクリューを側方（0.5～1.5mm）に配置したモデルの応力値は28MPa以下であった。ねじの最大変位量は、0.0mmの不完全縫合モデルで、他の配置位置よりも大きかった。骨の状態は患者によって異なるため，スクリューの安定性を確保するためには，コーンビームCT画像で埋入位置と縫合糸の成熟度を検討する必要がある。

This study used finite element (FE) analysis to investigate the stability of miniscrews (screws) placed at the median palate. FE models with variable suture maturity and screw-suture distances were used to examine the relationship with screw stability. Four groups were classified by extent of maturation of the midpalatal suture (0%, 60%, 75%, and 100%). The placement position was set at the center of the suture (0.0 mm), or 0.5, 1.0, and 1.5 mm to the side of the suture, and von Mises stress values in bone and screw displacement were compared among models. The stress value for the unsutured model, in which the screw was placed at the center of the suture, was greater than 30 MPa. Stress values for models in which screws were placed to the side (0.5-1.5 mm) were less than 28 MPa. Maximum screw displacement was greater in the 0.0-mm incomplete suture model than at other placement positions. Because bone conditions vary among patients, placement position and suture maturation should be examined on cone beam-computed tomography images, to ensure screw stability.