インプラント支持型モノリシックジルコニア固定式部分床義歯の応力を犬歯誘導咬合パターンと群機能咬合パターンで比較：有限要素法による解析

Comparison of stress in implant-supported monolithic zirconia fixed partial dentures between canine guidance and group function occlusal patterns: A finite element analysis.

抄録

モノリシックジルコニアは、クラウンやブリッジの新しい材料です。フルデジタルデザインの可能性により、インプラント支持型補綴物の魅力的な代替材料となっている。このような補綴物の成功には、他の補綴物と同様、適切な設計が不可欠である。本研究では、科学的根拠が乏しい中、モノリシックジルコニア製の3ユニットブリッジのインプラント-補綴システム内部の咬合力応力分布の評価を試みた。 13番と15番の歯に埋入された2本のインプラントフィクスチャーで支えられた3ユニットのモノリシックジルコニアブリッジをデジタル化した。59000節点、34000要素のメッシュに変換した。5種類の咬合力（垂直中心力1種類、犬歯の側方移動パターンをシミュレートする15ºと30ºの2種類、群機能パターンをシミュレートする15ºと30ºの2種類）を加えました。Ansys Workbench 14ソフトウェアと有限要素解析を用いて、インプラントブリッジシステムのすべてのコンポーネント間の応力分布を評価した。 最大応力は286～546MPaであり、フィクスチャー-アバットメントスクリュー部または犬歯と第一小臼歯間のポンティックコネクター上部に認められた。最大圧力は咬合力角度の増加とともに増加した。グループファンクション咬合パターンでは、有意に高い応力が記録された。 モノリシック・ジルコニアは、犬歯-前臼歯部におけるブリッジの設計に有望である。しかし、コネクターや咬合力の種類により注意を払った適切な設計が必要である。

Monolithic zirconia is an emerging material for crowns and bridges. The possibility of full digital design has made it an attractive alternative material for implant-supported prostheses. A proper design is vital in the success of such a prosthesis like any other. This study, in the shortage of scientific evidence, has tried to assess the stress distribution of occlusal forces inside the implant-prosthesis system of a 3-unit bridge made of monolithic zirconia. A 3-unit monolithic zirconia bridge supported by two implant fixtures placed on the teeth #13 and #15 was digitalized. It was converted to a mesh of 59000 nodes and 34000 elements. Five types of occlusal forces (one as vertical centric, two at 15º and 30º simulating canine pattern of lateral movement, and two at 15º and 30º simulating group function pattern) were applied. The stress distribution among all the components of the implant-bridge system was assessed using Ansys Workbench 14 software and finite element analysis. The maximum stress was between 286 and 546 MPa, which were found in either the fixture‒abutment screw area or in the upper part of the pontic connector between the canine and first premolar. The maximum pressure increased with an increase in the angle of occlusal force. Significantly higher stress was recorded in the group function occlusal pattern. Monolithic zirconia can be promising in designing bridges in the canine‒premolar area. However, proper design is necessary with more attention to the connectors and types of occlusal forces.