インプラントの気孔特性の変化に対するインプラント周囲下顎骨の力学的応答．有限要素法による研究

Mechanical response at peri-implant mandibular bone for variation of pore characteristics of implants: A Finite Element Study.

• Sulagna Sarkar
• Tikeshwar Prasad Sahu
• Arijit Datta
• Nimesh Chandra
• Arindam Chakraborty
• Pallab Datta
• Santanu Majumder
• Amit Roy Chowdhury

抄録

目的:

本研究では，多孔質インプラントの機械的応答を評価するために，計算された多孔質インプラントの機械的応答を評価した．本研究の目的は，設計された多孔質インプラントの応力-ひずみ（インプラント部の応力とインプラント周囲骨のひずみ）を，非多孔質インプラントの応力-ひずみと比較することであった．

PURPOSE: In this paper, the mechanical response of generic dental implants having calculated porosities with varying pore-sizes has been evaluated. The purpose of this study was to compare the developed stress-strain of designed porous implants (i.e., stress at the implant and strain at the peri-implant bone) with that of the non-porous implant.

方法:

CTスキャンデータから下顎の3次元モデルを作成し，FE解析を行うために，500，700，900ミクロンの細孔サイズで10％，20％，30％の空隙率を持つ9種類の一般的な歯科用インプラントモデルと，無孔モデルを設計した．まず，250Nの咬合力でのインプラントの破壊解析を行った．次に、残りのインプラントについて、平均圧縮咀嚼荷重100Nの条件下で、骨とインプラントの界面の機械的応答を評価しました。

METHODS: 3D model of a mandible was prepared from CT scan data and nine generic dental implant models have been designed having 10%, 20%, and 30% porosity with 500, 700, and 900 micron pore size along with a non-porous model for carrying out FE analyses. First, failure analyses of implants, under a biting force of 250 N have been performed. Next, the remaining implants have been further evaluated under average compressive chewing load of 100 N, for mechanical responses at bone-implant interface.

結果:

インプラント周囲の下顎骨のフォン・ミーゼスひずみは、インプラント材料の空隙率の増加に伴って増加し、インプラントの最大応力は降伏応力レベルを大幅に下回った。

RESULTS: Von Mises strain at the peri-implant mandibular bone increases with the increase in percentage porosity of the implant material and maximum implant stress remained much below the yield stress level.

結論:

インプラントの剛性と圧縮強度は、気孔率と気孔サイズの関数として変化します。インプラント周囲骨で得られるひずみは、700ミクロンの細孔サイズと30％の空隙率で骨の成長を促進するのに十分であり、ストレスシールドの効果を低減します。

CONCLUSION: Implant stiffness and compressive strength vary as a function of porosity and pore size. Strain obtained on the peri-implant bone is sufficient enough to facilitate better bone growth with the 700 micron pore size and 30% porosity, thus reducing the effect of stress shielding.