PFMおよびPEEKインプラント支持クラウンにおけるカスプ傾斜と咬合接触が結果応力に及ぼす影響の有限要素解析

Finite Element Analysis of effect of cusp inclination and occlusal contacts in PFM and PEEK implant-supported crowns on resultant stresses.

抄録

背景:

補綴物の設計が咬合過重およびインプラントの長期安定性に及ぼす影響は、いくら強調してもしすぎることはありません。ポーセレンメタルクラウン(PFM)では、カスプの傾斜が低く、咬合接触が中心窩に限定されているため、インプラントに軸方向に力がかかるが、審美的・機能的な問題を引き起こすことが多い。弾力性のあるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)クラウンは、良好な応力分散を実現する衝撃吸収能力を有すると理論化されている。本研究では、2種類のインプラントクラウン素材を比較し、カスプの傾斜と咬合接触分布が結果として生じる応力に及ぼす影響を評価した。

BACKGROUND: Effect of prosthesis design on occlusal overload and long-term implant stability cannot be overstated. In Porcelain Fused to Metal (PFM) crowns, low cusp inclination and occlusal contacts limited to central fossa ensure axially directed forces on an implant but often pose esthetic and functional challenges. It is theorized that resilient Polyetheretherketone (PEEK) crowns have shock absorption capacity for favorable stress distribution. This study compared two implant crown materials and evaluated the effect of cusp inclination and occlusal contact distribution on resultant stresses.

方法:

Solidedge 3Dソリッドモデリングソフトウェア(v19, Siemens PLM Software Inc.,US)を使用して作成した、インプラントを支持するPFMおよびPEEKクラウンの30個の3D有限要素モデルを使用し、1つ、2つ、または3つの接触領域に300Nの力を分布させた5つの荷重条件下で、3つのカップ傾斜(0°、15°、30°)の影響を調べ、応力解析用にANSYS(v18.1, ANSYS Inc. Pennsylvania, US)にエクスポートしました。

METHODS: Thirty 3D finite element models of implant-supported PFM and PEEK crowns, generated using Solidedge 3D CAD solid modeling software (v19, Siemens PLM Software Inc.,US), were used to study the effect of 3 cups inclinations (0°, 15°, 30°) under five load conditions, with 300N force distributed over one, two, or three contact areas and exported to ANSYS (v18.1, ANSYS Inc. Pennsylvania, US) for stress analysis.

結果:

PFMおよびPEEKモデルの最大応力は、荷重3(300Nを3つの接触領域(中心窩、頬側咬頭先端、辺縁隆起)に分散)の条件下でインプラントのネック部に発生した。すべてのモデルにおいて、最小応力は荷重1(中心窩の1つの接触部に300Nを印加)のもとで発生した。最大応力は、PFMモデルの30°のカスプ傾斜で記録された。

RESULTS: Maximum stress in both PFM and PEEK models was at the neck of the implant under Load 3(300N distributed over three contact areas: central fossa, buccal cusp tip, marginal ridge). Minimum stress in all models was under Load 1(300N applied at one contact area in central fossa). Maximum stresses were recorded for 30° cusp inclination in PFM models.

結論:

PFMおよびPEEKクラウンの両モデルにおいて、インプラント軸から離れたコンタクトエリアは、より大きなインプラントおよびインプラント周囲応力を発生させ、カスプ傾斜の増加よりも結果応力に大きな影響を与えた。結果応力に対するカスプ傾斜の影響は、クラウンの材質に依存した。

CONCLUSION: In both PFM and PEEK crown models, contact areas placed away from the implant axis generated greater implant and peri-implant stresses and had more effect on resultant stresses than that of increase in cusp inclination. The effect of cusp inclination on the resultant stresses was dependent on the crown material.