インプラント支持修復物における固定用スクリューの破断のフラクトグラフィによる解析

Fractographic analysis of fractured fixation screws in implant-supported restorations.

抄録

目的:

本研究の目的は、インプラント支持修復物の固定に使用される臨床的に破壊された固定ネジを破砕検査し、破壊時の応力を推定することである。

OBJECTIVES: The aim of this study was to fractographically examine clinically fractured fixation screws used to fix implant supported restorations and to estimate stress at failure.

方法:

臨床的に破断したチタン製インプラント固定用ネジ20本を収集し、走査型電子顕微鏡で分析することにより、臨界亀裂起点の特定と破断時の応力の算出を行った。また，破面解析の原理を相対式で適用し，ねじの破断の原因や条件を算出した．X線写真と患者の記録は、必要な同意書の承認後に収集された。

METHODS: 20 clinically fractured titanium implant fixation screws were collected and analyzed under scanning electron microscope in order to locate critical crack origin and calculate stress at fracture. Principles of fractographic analysis were applied using relative equations and cause and conditions of screw fracture were calculated. X-rays and patients' records were collected after approval of necessary consent forms.

結果:

フラクトグラフィーの解析により、破壊されたすべてのスクリューについて、クリティカルクラックサイズの位置と寸法が明らかになりました。スクリューの破断には2つのパターンがあり、1つ目は固定スクリューの不適切な着座が原因でスクリューのネジ山が損傷し、最終的にスクリュー本体が破断するものである。もう一つは、亀裂の進展が遅く、最終的にスクリュー本体が破壊されるパターンである。破壊時の応力は755～804MPaであった。患者の記録から、破断したスクリューの75%は単体スクリューリテインドレストレーションに関連していることが判明した。

RESULTS: Fractographic analysis revealed location and dimensions of critical crack size for every fractured screw examined. Two patterns of screw fracture were identified; the first was related to improper seating of fixation screw leading to damage at screw threads and eventual fracture of screw body. The second was related to slow crack growth propagation causing final fracture of screw body. The calculated stress at failure ranged from 755 to 804 MPa. Patients' records revealed that 75% of fractured screws were related to single unit screw retained restorations.

意義:

単体のスクリューリテインドレストレーションや不適切に装着されたインプラントアバットメントは、固定スクリューに高い応力集中を与え、固定スクリューの破断をもたらす可能性がある。

SIGNIFICANCE: Single unit screw retained restorations and improperly seated implant abutments impose high stress concentration on fixation screw which may result in fixation screw fracture.