動作原理の異なるオーバーデンチャーアタッチメントシステムが応力伝達に及ぼす影響。3次元有限要素法による研究

Effects of overdenture attachment systems with different working principles on stress transmission: A three-dimensional finite element study.

抄録

目的:

本研究の目的は，機能的咀嚼力下において，異なるオーバーデンチャーアタッチメントタイプによって生じる歯科インプラント，アバットメント，および骨上の応力分布を比較することである．

PURPOSE: The aim of the present study was to compare the stress distributions on the dental implants, abutments, and bone caused by different overdenture attachment types under functional chewing forces.

材料と方法:

下顎骨，歯科用インプラント，アタッチメントタイプ，および補綴物の3次元有限要素モデルを作成した．従来の歯科用インプラント支持オーバーデンチャーの設計に従い，歯科用インプラントは両側の犬歯部の骨レベルに配置した．本研究では，8種類のアタッチメントシステムを用いた計8個の模型を使用した．すべてのモデルに荷重をかけ，遠心関係（450 N），側方運動（400 N），突出運動（400 N），さらに片側に食物の塊がある場合（200 N）に発生する咀嚼力をシミュレーションした。応力出力は、最大主応力と等価なVon-Mises応力として得られた。

MATERIALS AND METHODS: The 3D finite element models of the mandible, dental implants, attachment types, and prostheses were prepared. In accordance with a conventional dental implant supported overdenture design, the dental implants were positioned at the bone level in the canine teeth region bilaterally. A total of eight models using eight different attachment systems were used in this study. All the models were loaded to simulate chewing forces generated during the centric relationship (450 N), lateral movement (400 N), protrusive movement (400 N), and also in the presence of a food mass unilaterally (200 N). Stress outputs were obtained as the maximum principal stress and the equivalent von-Mises stress.

結果:

すべてのタイプのアタッチメントにおいて，異なる荷重条件では，磁石アタッチメントのアバットメント，歯科インプラント，および骨に高い応力値が観察された。Titanmagneticsモデルのコンポーネントのマグネットシステムでは，すべての荷重条件で最も高い応力値が観察された（アバットメント，歯科インプラント，骨でそれぞれ15.4，17.7，33.1 MPaの応力）。最も低い応力値は，ZestおよびO-Ringアタッチメントのモデルで観察されました。

RESULTS: In all attachment types, higher stress values were observed in the abutments, dental implants, and bone in the magnet attachments in different loading conditions. The highest stress values were observed among the magnet systems in the components of the Titanmagnetics model in all loading conditions (stresses were 15.4, 17.7, and 33.1 MPa on abutment, dental implant, and bone, respectively). The lowest stress value was observed in the models of Zest and O-Ring attachments.

おわりに:

本研究の結果から，回転が可能で様々な角度に対応できるタイプのアタッチメントは，骨，インプラント，およびアバットメントに与える応力が低いことが示唆された．

CONCLUSION: The results of the present study implied that attachment types permitting rotation and tolerating various angles created lower stresses on the bone, dental implants, and abutments.