2ピースカスタムインプラントアバットメントの生体力学的挙動に及ぼすチタンベースの歯肉高さの影響：3次元非線形有限要素法による検討

Effect of gingival height of a titanium base on the biomechanical behavior of 2-piece custom implant abutments: A 3-dimensional nonlinear finite element study.

抄録

問題提起:

インプラント支持単冠を修復するためのチタンベース（TiBase）アバットメントには、歯肉高さの異なるものがあるが、歯肉高さの生体力学的影響に関する情報は不足している。

STATEMENT OF PROBLEM: Titanium base (TiBase) abutments to restore an implant-supported single crown are available in different gingival heights, but information on the biomechanical effects of the gingival heights is lacking.

目的:

この非線形有限要素解析の目的は、カスタムジルコニア（CustomZir）アバットメントとTiBaseの生体力学的挙動に及ぼすTiBase歯肉高さの影響を評価することである。

PURPOSE: The purpose of this nonlinear finite element analysis study was to evaluate the effects of TiBase gingival heights on the biomechanical behavior of custom zirconia (CustomZir) abutments and TiBase, including von Mises stress and maximum and minimum principal stress.

材料と方法:

異なる歯肉高さ（0.5mm、1mm、1.5mm、2mm）のTiBaseと内部六角モーステーパー結合を3次元モデルでシミュレーションした。ANSYS Workbench 2020（ANSYS Inc）を用いて，下顎第一大臼歯部のOsseoSpeed EVインプラント（Ø5.4mm）（AstraTech；Dentsply Sirona），修復物，周囲骨をシミュレーションした．頬側に2mmの水平オフセット、垂直軸から30度の傾斜で200Nの咬合力を加えた。

MATERIAL AND METHODS: TiBases with different gingival heights (0.5 mm, 1 mm, 1.5 mm, and 2 mm) with internal hexagon Morse taper connections were simulated in 3-dimensional models. The simulations (ANSYS Workbench 2020; ANSYS Inc) included the OsseoSpeed EV implant (Ø5.4 mm) (AstraTech; Dentsply Sirona), restoration, and surrounding bone in the mandibular first molar region. An occlusal force of 200 N was applied with a 2-mm horizontal offset toward the buccal side and a 30-degree inclination from the vertical axis.

結果:

すべての模型において、頬側の最上部内部連結部と舌側のチタン製アバットメントの回転防止部に高い応力集中が観察された。歯肉高さの低いCustomZirアバットメントは，歯肉高さの高いアバットメントと比較して，体積平均応力von Mises応力の集中領域が大きく，最大および最小主応力の大きさが大きかった．

RESULTS: High-stress concentration was observed in the uppermost internal connection area on the buccal side and the antirotational part of the titanium abutment on the lingual side in all models. CustomZir abutments with a shorter gingival height exhibited larger concentrated areas of volume average stress von Mises stress and higher magnitude of maximum and minimum principal stress compared with a taller gingival height.

結論:

歯肉高さの高いTiBaseアバットメントは、機械的リスクを増加させることなく、CustomZirアバットメントの破折リスクを減少させた。

CONCLUSIONS: A TiBase abutment with a taller gingival height reduced the fracture risk of a CustomZir abutment without increasing any mechanical risk.