上顎後面における即時荷重インプラントの応力分布に及ぼすインプラントのデザインと長さの影響 - 2次元有限要素法による解析

Influence of implant design and length on stress distribution in immediately loaded implants in posterior maxilla - A two-dimensional finite element analysis.

抄録

目的:

この2次元（2D）有限要素解析研究の目的は、即時荷重プロトコールで上顎後方骨に埋入されたインプラントのデザイン（ステップおよびテーパー）と長さが、骨インプラント界面の応力分布に及ぼす影響を評価することである。

AIM: The aim of this two dimensional (2D) finite element analysis study was to evaluate the influence of implant design (step and tapered) and length on stress distribution at bone implant interface, when placed in maxillary posterior bone under immediate loading protocol.

材料と方法:

2次元有限要素モデルを作成し、2種類のインプラントデザイン（直径3.75mmのテーパーインプラントとステップインプラント、長さ6mmと10mm）をシミュレーションした。上顎後部の骨質（D4骨）は、インプラントを埋入するために非常に薄い皮質骨（0.5mm）でシミュレートした。それぞれの材料特性を割り当てた。インプラントのデザインは、顎堤部分にマイクロスレッド、インプラントボディの残りの部分にアクメスレッドを組み込んだ。インプラントの長軸に対して垂直方向と斜め方向（角度45°）に100ニュートンの力を加えた。全変形（微小移動）、応力、ひずみを骨インプラント界面で評価した。

MATERIALS AND METHODS: 2D finite element models were developed to simulate the two types of implant designs, i.e., Tapered and step implants of 3.75-mm - Diameter and 6 and 10 mm lengths, respectively. Maxillary posterior bone quality (D4 bone) was simulated with a very thin cortical bone (0.5 mm) for the placement of implants. The respective material properties were assigned. The implant designs incorporated microthreads at the crestal part and rest of the implant body incorporated Acme threads. Forces of 100 Newtons were applied vertically and in oblique direction (at an angle of 45°) to long axis of the implants. Total deformation (micromovements), stresses and strains were evaluated at the bone implant interface.

結果:

マイクロムーブメント、応力、ひずみの結果は、短いインプラントに比べ、長いインプラントの方が小さいことがわかった。また、すべての値は、垂直荷重に比べて斜め荷重の方が高いことがわかった。von-mes応力値は、6mmステップインプラントで最も高く、10mmステップインプラントで最も低かった。

RESULTS: The results of micromovements, stresses and strains were found to be lower for long implants as compared to short implants. Also, all the values were found to be higher for oblique loads as compared to vertical loads. The von mises stress values were highest for 6 mm step implants and lowest for 10 mm step implants.

結論:

骨密度が低く、骨の高さが最適な場合、標準径のロングステップインプラントを使用することができます。顎堤部分にマイクロスレッド、インプラントのボディ部分にアクメスレッドを組み込むことで、即時荷重プロトコールで使用するのに適した選択肢となる。

CONCLUSION: In the presence of low bone density with optimal bone height, standard diameter long step implants can be used. Incorporation of microthreads at the crestal portion and acme threads for body portion of the implant presents a good option to be used under immediate loading protocol.