咬合の違いによるマウスガードの使用と顎関節症の予防。3次元有限要素法による解析

Mouthguard use and TMJ injury prevention with different occlusions: A three-dimensional finite element analysis.

• João Paulo Mendes Tribst
• Amanda Maria de Oliveira Dal Piva
• Marco Antonio Bottino
• Cornelis Johannes Kleverlaan
• Jan Harm Koolstra

抄録

背景・目的:

口腔顔面領域に衝撃が加わった際の、顎関節の力学的反応に関するデータは不足している。本研究の目的は，マウスガードを装着することが，咬合の種類に応じて下顎関節顆および関節円板の衝撃応答に及ぼす生体力学的影響を分析することである．仮説は、マウスガードを装着することで、咬合のタイプにかかわらず、これらの構造における影響が最小限になるというものであった。

BACKGROUND/AIMS: There is a lack of data regarding the mechanical responses of the temporo-mandibular joints during an impact to the orofacial region. The aim of this study was to analyze the biomechanical effects of wearing a mouthguard (MG) on the impact response of the mandibular condyle and articular disk according to the type of occlusion. The hypothesis was that the MG would minimize the effect in those structures, regardless of the occlusion type.

方法:

モデリングソフトウェアを用いて，顎，歯，関節円板を有するヒトの頭蓋骨を作成した。モデルは，咬合タイプ（クラスI，II，III）とマウスガードの有無（有無）に応じて分割した。形状は解析ソフトにエクスポートし，材料は理想的なものとした。固定は大後頭孔の基部で行った。上中切歯には，鋼球を用いて荷重（0～500N，1s）を加えた。下顎骨の顆と関節円板に最大主応力とVon Misesの結果（MPa）が得られた。また，関節円板には最小主応力と最大せん断応力を記録した。

METHODS: Using modeling software, a human skull with jaw, teeth and articular disk was created. The models were divided according to the occlusion type (Class I, II, or III) and the presence of a mouthguard (with or without). The geometries were exported to analysis software, and the materials were considered ideal. Fixation occurred at the base of the foramen magnum. The load (0-500N, 1s) was applied to the upper central incisors with a steel ball. Maximum principal stress and Von Mises results (MPa) were obtained in the mandibular condyle and articular disk. Minimum principal stress and maximum shear stresses were also recorded in the articular disk.

結果:

いずれの構造においても，MGは，閉塞条件や応力基準にかかわらず，応力集中を減少させた。関節円板では上面と下面の両方が最も応力を受けていたが，顆首が最も引張応力を受けていた。関節円板の応力ピークは、圧縮応力が最も高く、次いで引張応力、せん断応力の順であった。

RESULTS: For both structures, the MG caused a decrease in stress concentration regardless of the occlusion and stress criteria. The condyle neck was the most tensile-stressed area while for the articular disk, both the superior and inferior surfaces were the most stressed areas. The highest stress peaks in the disk were found for compression followed by tensile and then shear stress.

おわりに:

マウスガード使用の効果を生体力学的に分析した結果，咬合の種類にかかわらず，下顎顆および関節円板の応力が大幅に減少した。

CONCLUSION: This biomechanical analysis of the effects of using a mouthguard exhibited considerably decreased stresses on the mandibular condyle and articular disk, regardless of the occlusion type.

© 2020 John Wiley & Sons A/S. Published by John Wiley & Sons Ltd.