インプラントネックのデザインおよびインプラントとアバットメントのジョイントタイプがインプラント周囲の骨応力およびアバットメントの微小移動に及ぼす影響：3次元有限要素解析

Influences of implant neck design and implant-abutment joint type on peri-implant bone stress and abutment micromovement: three-dimensional finite element analysis.

抄録

目的:

咬合過重負荷はインプラント周囲骨吸収の原因の1つであり、3次元有限要素解析（3D FEA）によるインプラント周囲骨の応力分布に関する多くの研究が行われている。しかし、これまでに報告されているFEAモデルは簡略化されたものであり、臨床で起こる状況を表現するには程遠いものであった。本研究では、複雑な構造を持つ歯科用インプラントのシミュレーションを行い、ネックデザインとアバットメントとの接続がインプラント周囲骨の応力とアバットメントの微小移動に及ぼす影響を検討した。

OBJECTIVES: Occlusal overloading is one of the causes of peri-implant bone resorption, and many studies on stress distribution in the peri-implant bone by three-dimensional finite element analysis (3D FEA) have been performed. However, the FEA models previously reported were simplified and far from representing what occurs in clinical situations. In this study, 3D FEA was conducted with simulation of the complex structure of dental implants, and the influences of neck design and connections with an abutment on peri-implant bone stress and abutment micromovement were investigated.

方法:

3種類の2ピースインプラントCADモデルを設計した：円錐テーパーネックのエクスターナルジョイント(EJ)、ストレートネックのインターナルジョイント(IJ)、リバースコニカルネックのコニカルジョイント(CJ)。コンポーネント界面に「接触」条件を設定して3D FEAを実施し、インプラント周囲骨の応力分布とアバットメントの微小移動を解析した。

METHODS: Three types of two-piece implant CAD models were designed: external joint with a conical tapered neck (EJ), internal joint with a straight neck (IJ), and conical joint with a reverse conical neck (CJ). 3D FEA was performed with the setting of a "contact" condition at the component interface, and stress distribution in the peri-implant bone and abutment micromovement were analyzed.

結果:

EJでは、せん断応力が皮質骨の中遠心側に集中した。EJはアバットメントの微小移動が最も大きかった。インプラントネック周囲のフォンミーゼス応力とせん断応力は、IJでは唇側骨に集中したが、CJでは皮質骨の中遠心側に分布した。CJはアバットメントの微小移動が最も少なかった。

RESULTS: The shear stress was concentrated on the mesiodistal side of the cortical bone for EJ. EJ had the largest amount of abutment micromovement. While the von Mises and shear stresses around the implant neck were concentrated on the labial bone for IJ, they were distributed on the mesiodistal side of the cortical bone for CJ. CJ had the least amount of abutment micromovement.

意義:

アバットメントと逆コニカルネックデザインのコニカルジョイントを用いたインプラントは、唇側骨への咬合過重負荷とアバットメントのマイクロムーブメントを効果的に抑制できる可能性がある。

SIGNIFICANCE: Implants with a conical joint with an abutment and reverse conical neck design may effectively control occlusal overloading on the labial bone and abutment micromovement.