アライナーによる上顎臼歯部の遠位制御における複合材アタッチメントの形状変化の効果。A Nonlinear Finite Element Study

Effects of Variable Composite Attachment Shapes in Controlling Upper Molar Distalization with Aligners: A Nonlinear Finite Element Study.

抄録

本研究の目的は、上顎第一大臼歯のディスタライゼーションにおいて、クリアアライナーとアシッドエッチ法で接着されたコンポジットコンポジットアタッチメントが唇側表面に与える応力と変位のパターンを明らかにすることである。上顎臼歯部のディスタライゼーションは、上顎第一大臼歯を遠位に移動させるために用いられる臨床矯正処置です。この方法は、II級不正咬合の患者に有効で、第一大臼歯をI級関係に移動させ、関連する不正咬合の特徴を修正することができます。歯槽骨、大臼歯、歯根膜、アライナー、コンポジットアタッチメントをシミュレーションするために、3つの有限要素モデルを設計した。1つ目のモデルにはコンポジットレジンを使用せず、2つ目のモデルには垂直方向に長方形のアタッチメントを使用し、3つ目のモデルには新設計のアタッチメントを使用しました。アライナーの臼歯部の動きを模倣した荷重方法を開発した。フォンミーゼス応力、最大主応力、歯の変位パターンを専用ソフトで解析した。すべての構成で，遠位部の移動に加えて，何らかの形で時計回りの回転が見られた．歯冠部は3つのモデルすべてで最大の変位を示したが，アタッチメントがない場合，根尖部は反対方向に移動し，制御されていないティッピング運動に適合した．アタッチメントを装着したシミュレーションでは，動きのパターンに関して最も優れた性能を示した。新設計のアタッチメントを装着した第3グループは，応力分布（主応力およびフォンミーゼス応力）に関して最も優れた性能を示し，歯根膜および歯に高い応力が発生しました。垂直方向の長方形のアタッチメントをクリアアライナーに組み込むことで、大臼歯のディスタライゼーション時の中胸側の傾斜傾向が軽減されました。変位パターンと応力分布の両方を考慮すると、3番目のモデルが最も効率的であった。今後は、第3のモデルで発生するストレスのレベルをさらに調査する必要がある。

The objective of the present study is to describe the stress and displacement patterns created by clear aligners and composite attachments bonded with the acid-etch technique on the labial surface of the maxillary first upper molar during its distalization. Maxillary molar distalization is a clinical orthodontics procedure used to move the first maxillary molar distally. The procedure is useful in patients with some Class II malocclusion allowing the first molar to move into a Class I relationship and the correction of associated malocclusion features. Three finite element models were designed to simulate the alveolar bone, molar tooth, periodontal ligament, aligner, and composite attachments. The first model had no composite attachment, the second model had a vertical rectangular attachment, and the third model had a newly designed attachment. A loading method was developed that mimicked the aligner's molar distal movement. PDL was set as a viscoelastic material with a nonlinear mechanical response. von Mises and maximum principal stresses and tooth displacement patterns were analyzed using dedicated software. All the configurations showed some form of clockwise rotation in addition to the distal movement. The crown portion of the tooth showed maximum displacement in all three models; however, in the absence of attachment, the root apex moved in the opposite direction which was compatible with uncontrolled tipping movement. Simulations with attachments exhibited the best performance regarding the movement patterns. The third group, with the newly designed attachment, exhibited the best performance concerning stress distribution (principal stress and von Mises stresses) and higher stresses in the periodontal ligament and tooth. Incorporating a vertical rectangular attachment in a clear aligner resulted in the reduction of mesiodistal tipping tendency during molar distalization. The third model was the most efficient considering both displacement pattern and stress distribution. The level of stress generated by the third model needs to be further investigated in future studies.