犬歯の遠位部移動におけるプラスチックアライナーの最適な活性化：3次元有限要素解析

The optimal activation of plastic aligner for canine distal movement: a three-dimensional finite element analysis.

抄録

本研究では、歯根膜の応力とひずみを組み合わせて、犬歯の遠位部運動に対するプラスチックアライナーの最適な活性化を検討することを目的とした。上顎犬歯、歯根膜、歯槽骨、プラスチックアライナーのコンピュータ支援設計モデルを構築した。プラスチックアライナーを犬歯に装着することで、歯根膜の応力とひずみを取得し、犬歯の遠位方向への移動を引き起こした。プラスチックアライナーのアクティベーションは、0.050、0.100、0.125、0.150、0.175、0.200、0.225、0.250、0.275、0.300、0.350、0.400mmの12グループに分けて行った。最適な応力は体積平均静水圧応力（VAHS）4.7～16kPa、最適なひずみは平均ひずみ0.3以上とした。最適な応力と平均ひずみに基づいて、プラスチックアライナーの最適な活性化を得ることができた。活性化が進むにつれて、歯根膜の応力とひずみは目に見えて増加した。plastic alignerの活性化の度合いは、VAHSおよび平均strainと非線形かつ正の関係にあった。適合曲線によると、最適な応力に対応する活性化は0.07〜0.24mmであり、最適なひずみに対応する活性化は0.21mm以上であった。本研究では、犬歯の遠位部移動に対するプラスチックアライナーの最適な活性化は0.21-0.24mmであった。アクティベーションの度合いは、歯科矯正の歯の移動の力のシステムに影響を与えるため、健康で効率的な歯の移動を得るためには考慮する必要がある。本研究では、0.21-0.24mmのアクティベーションがプラスチックアライナーシステムでの歯列矯正に最適であると考えられる。

This study aimed to investigate the optimal activation of plastic aligner for the canine distal movement by combining the stress and strain of periodontal ligament. Computer-aided design models of the upper canine, periodontal ligament, alveolar bone, and plastic aligner were constructed. The stresses and strains of periodontal ligament were acquired by fitting plastic aligner on the canine, which will cause the canine distal-direction movement. The activation of plastic aligner was set into 12 groups, including 0.050, 0.100, 0.125, 0.150, 0.175, 0.200, 0.225, 0.250, 0.275, 0.300, 0.350, and 0.400 mm. Assuming the volume-averaged hydrostatic stress (VAHS) ranging from 4.7 to 16 kPa to be the optimal stress, and an average strain no less than 0.3 to be the optimal strain. The optimal activation of plastic aligner was acquired based on the optimal stress and average strain. As the activation increased, the stress and strain of periodontal ligament increased visibly. The degree of activation of plastic aligner was nonlinearly and positively related to VAHS and average strain. According to the fitted curves, the activation corresponding to the optimal stress was 0.07-0.24 mm and the activation was not less than 0.21 mm based on the optimal strain. The optimal activation of plastic aligner for the canine distal movement was 0.21-0.24 mm in this study. The degree of activation affects the force system of orthodontic tooth movement, and it should be taken into consideration to obtain healthy and efficient tooth movement. The activation with 0.21-0.24 mm seems optimal for orthodontic tooth movement in the plastic aligner system in this study.