3次元有限要素解析による、2つの荷重条件下における異なる顔面タイプのインプラント支持固定修復物の設計に対する下顎の撓みの影響

The effect of mandibular flexure on the design of implant-supported fixed restorations of different facial types under two loading conditions by three-dimensional finite element analysis.

抄録

異なる顔面タイプの無歯顎におけるインプラント支持固定修復物の設計に及ぼす下顎の撓み（MF）の生体力学的影響を調査する。 3次元有限要素モデルを構築し、3つの異なる顔面タイプ（brachyfacial、mesofacial、dolichofacialタイプ）の下顎無歯顎患者において、インプラント支持固定修復物（4本または6本のインプラント、異なるインプラント本数および部位、1本または2本または3本の歯列弓にわたる上部構造の設計、最大開口または右側片側臼歯咬合の荷重条件下）の下顎変位および応力分布を解析した。 その結果、下顎無歯顎症例では、ブラキフェイシャルタイプが下顎の撓みと咬合応力が大きく、次いでメソフェイシャルタイプ、ドリコフェイシャルタイプの順であった。開顎時および咬合運動時、1ピースフレームワークはインプラント前歯部周囲の骨応力が最も低く、遠位部に向かって徐々に増加し、3ピースフレームワークはインプラント周囲骨の応力が最も高い値を示した。また、スプリットフレームワークは、アバットメントやフレームワークへの応力を大きく増加させる可能性があった。さらに、カンチレバーを持つ固定式インプラント補綴物は、インプラントとその周囲の骨に大きな生体力学的応力と歪みを発生させる可能性がある。フレームワークの種類に関係なく、最遠位に位置するインプラントほど、前方のインプラント周囲の骨の応力値が増加した。ジルコニアフレームワークは、チタンフレームワークよりも高い応力を示した。 無歯顎の固定式インプラント支持修復物のデザインは、顔のタイプに合わせて最適化することができる。ブラキフェイシャルタイプの患者や咀嚼筋力の高い患者には、カンチレバーのないノン・セグメント・フレームワークが最適な生体力学的環境を提供する。

Investigating the biomechanical effects of mandibular flexure (MF) on the design of implant-supported fixed restorations in edentulous jaws of different facial types. Three-dimensional finite element models were established to analyze mandibular displacement and stress distribution of implant-supported fixed restorations (four or six implants, different implant numbers and sites, and the design of the superstructure across the dental arch in one or two or three pieces, under the loading conditions of maximum opening or right unilateral molar occlusion) in mandibular edentulous patients of three different facial types (brachyfacial, mesofacial, and dolichofacial types). The brachyfacial type presented higher mandibular flexure and stress in the overall restorative system, followed by the mesofacial and dolichofacial types. During jaw opening and occlusal movements, the one-piece framework showed the lowest bone stress values surrounding the anterior implants and gradually increased to the distal position, and the three-piece framework showed the highest stress values for peri-implant bones. Also, the split framework could greatly increase the stress on abutments and frameworks. Moreover, fixed implant prostheses with cantilevers can generate high amounts of biomechanical stress and strain on implants and surrounding bones. The bone surrounding the anterior implant increased in stress values as the most distal implants were more distally located regardless of frameworks. The zirconia framework demonstrated higher stresses than the titanium framework. The design of edentulous fixed implant-supported restorations can be optimized for facial types. For patients of the brachyfacial type or with high masticatory muscle strength, the non-segmented framework without a cantilever provides an optimal biomechanical environment.