インプラント周囲の骨吸収，補綴物の材質，クラウンとインプラントの比率がショートインプラントの応力分布に及ぼす影響：有限要素法による解析

Impact of peri-implant bone resorption, prosthetic materials, and crown to implant ratio on the stress distribution of short implants: a finite element analysis.

• Pinar Ercal
• Aysegul Erten Taysi
• Demet Cagil Ayvalioglu
• Meltem Mert Eren
• Soner Sismanoglu

抄録

本研究の目的は，限界的な骨吸収を伴うショートインプラントに対する補綴物の材質とクラウン／インプラント（C/I）比の影響を明らかにすることである．三次元有限要素解析を用いて，非吸収および吸収シナリオ（垂直方向に3mmの骨量減少）における静的荷重下の応力分布をシミュレーションした．シングルクラウンで修復したインプラントのC/I比は1:1，1.5:1，2:1で評価した．使用した歯冠材料は，金属と融合したポーセレン，ジルコニアと融合したポーセレン，モノリス型ジルコニア，間接的なコンポジットレジンでベニアされたジルコニアベースの歯冠である．C/I比，インプラント周囲の骨吸収，荷重条件が，ショートインプラントの発生応力に影響を与える重要な因子であることがわかった。非吸収モデルでは，フォンミーゼス応力は50～105MPaの範囲であったが，吸収モデルでは168～322MPaの範囲であり，いずれも斜め方向の荷重下でC/I比が高いほど大きくなった．軸方向荷重下では、C/I比は応力値に影響を与えず、再吸収の有無が唯一のパラメータであり、非再吸収モデルでは57MPa、再吸収モデルでは101MPaと増加した。補綴物の材質の選択は，どのモデルにおいても静的荷重下での骨およびインプラント構造の応力分布には影響を与えなかった。インプラント周囲の骨が吸収し、ショートインプラントのC/I比が高くなると、軸力と斜力の両方で応力値が増加するが、歯冠の材質は周囲の骨とインプラント構造の応力分布に影響を与えない。

The purpose of this study was to determine the effects of prosthetic materials and crown/implant (C/I) ratio on short implants with a marginal bone resorption. Three-dimensional finite element analysis was used to simulate stress distribution under static loading in non-resorption and resorption scenarios (3-mm vertical bone loss) in implants restored with single crowns and C/I ratios of 1:1, 1.5:1, and 2:1 were evaluated. Different crown materials were used: porcelain-fused to metal, porcelain-fused to zirconia, monolithic zirconia, and zirconia-based crown veneered with indirect composite resin. The C/I ratio, the peri-implant bone resorption, and the loading conditions were the key factors affecting the generated stress in short implants. In non-resorption models, von Mises stress ranged between 50 and 105 MPa whereas in resorption models, the values ranged from 168 to 322 MPa, both increasing with the higher C/I ratio under oblique forces. Under axial loading, the C/I ratio did not influence the stress values as the presence of resorption was the only parameter increasing, 57 MPa for the non-resorption models and 101 MPa for the resorption models, respectively. Preference of a prosthetic material was ineffective on the distribution of stress in the bone and implant structure under static loading in any models. The peri-implant bone resorption and a higher C/I ratio in short implants increase the stress values under both axial and oblique forces, whereas the crown material does not influence stress distribution in the surrounding bone and implant structure.