締め付けトルクがネジ応力とインプラント-アバットメントのマイクロギャップ形成に及ぼす影響。有限要素法による解析

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J Prosthet Dent.2021 Jan;S0022-3913(20)30749-6. doi: 10.1016/j.prosdent.2020.11.026.Epub 2021-01-17.

締め付けトルクがネジ応力とインプラント-アバットメントのマイクロギャップ形成に及ぼす影響。有限要素法による解析

Effects of tightening torque on screw stress and formation of implant-abutment microgaps: A finite element analysis.

Bruna Santos Honório Tonin
Yiting He
Ning Ye
Hooi Pin Chew
Alex Fok

PMID: 33472752 DOI: 10.1016/j.prosdent.2020.11.026.

抄録

問題提起:

異なるトルクレベルでのコニカルコネクションインプラントの機械的挙動の評価が必要である。

STATEMENT OF PROBLEM: The mechanical behavior of the conical connection implant with different torque levels requires evaluation.

目的:

今回の有限要素解析研究の目的は、斜め荷重を受けたコニカルコネクションのインプラントとアバットメントの界面におけるマイクロギャップの形成に及ぼすアバットメントスクリューのトルクの影響を調査することである。アバットメント-インプラント間のマイクロギャップを介して細菌がインプラント内部に侵入し，インプラント周囲炎を引き起こす可能性があると考えられているため，この点は重要である．

PURPOSE: The purpose of the finite element analysis study was to investigate the impact of abutment screw torque on the formation of microgaps at the implant-to-abutment interface of a conical connection under oblique loading. This is important because it is thought that bacteria can invade the internal implant space through the abutment-implant microgaps, causing peri-implantitis.

材料と方法:

円錐形インプラント-アバットメント連結部の3次元有限要素解析を，スクリュートルク20 Ncmおよび30 Ncmを用いて行った．インプラントに装着されたプロテーゼには，10 Nから280 Nの斜め方向の荷重が加えられた．アバットメントスクリューの最大von Mises応力，マイクロギャップの形成過程，およびインプラント内部の空間を埋めるための限界荷重を評価した．

MATERIAL AND METHODS: Three-dimensional finite element analyses of the conical implant-abutment connection were performed by using screw torques of 20 Ncm and 30 Ncm. Oblique loads from 10 N to 280 N were applied to the prosthesis placed on the implant. The maximum von Mises stress in the abutment screw, the microgap formation process, and the critical load for bridging the internal implant space were evaluated.

結果:

斜行荷重下でのアバットメントスクリューの応力は，スクリューのトルクに対する感度が低かった．しかし，30Ncmのトルクをかけた場合のスクリューの残留応力は，外部負荷がない場合の20Ncmのトルクをかけた場合に比べて35％高かった。インプラントとアバットメント間の接触面積は，いずれのトルク値においても荷重の増加とともに減少した．インプラント内部のスペースを埋めるための限界荷重は，ネジのトルクが20 Ncmの場合は160 N，30 Ncmの場合は220 Nであった．最大ギャップサイズはすべての荷重で約470μmであった。

RESULTS: The stresses in the abutment screw under oblique loading had limited sensitivity to the screw torque. However, the residual stress in the screw with a 30-Ncm torque was 35% higher than that with a 20-Ncm torque in the absence of an external load. The area in contact at the implant-to-abutment interface decreased with increasing load for both torque values. The critical load for bridging the internal implant space was 160 N for a screw torque of 20 Ncm and 220 N for a screw torque of 30 Ncm. The maximum gap size was approximately 470 μm with all the loads.

結論:

スクリューのトルクを大きくすることで、インプラントとアバットメントの接合部におけるマイクロギャップの形成を抑制することができる。しかし，その結果，アバットメントスクリューの平均応力が高くなり，アバットメントスクリューの疲労寿命が短くなり，結果的に人工関節の寿命も短くなる可能性がある。インプラント支持修復物におけるアバットメントスクリューのトルクとマイクロリーケージの関係を評価するためには、さらなる研究が必要である。

CONCLUSIONS: Increasing the screw torque can reduce the formation of microgaps at the implant-to-abutment interface. However, this will result in higher mean stress in the abutment screw, which may reduce its fatigue life and consequently that of the prosthesis. Further research is needed to evaluate the relationship between the abutment screw torque and microleakage in implant-supported restorations.