咬合調整によって生じる歯科補綴物の咬合干渉を有限要素法で解析する

Finite element analysis of occlusal interferences in dental prosthetics caused by occlusal adjustment.

抄録

目的:

有限要素解析（FEA）を用いて，歯科補綴物における咬合干渉の影響を検討する．

PURPOSE: To investigate the influence of occlusal interference in dental prosthetics using finite element analysis (FEA).

材料と方法:

本研究のために設計したFEAモデルは，上顎第一小臼歯と大臼歯に保持され，第二小臼歯がポンティックに置換されたオールセラミック製の二層式固定部分義歯（FPD）を中心としたものである。隣接歯，拮抗歯，歯根膜などの周辺構造もモデル化した。咬合面間距離0，8，12，24μmで4種類の荷重ケースを設計し，300Nの模擬咬合力を負荷した。対象としたすべての構造物について，主応力とvon Mise応力，およびひずみを評価した。

MATERIALS AND METHODS: The FEA model designed for this study centered on an all-ceramic, bi-layered, fixed partial denture (FPD) retained on the maxillary first premolar and molar, with the second premolar replaced by a pontic. The surrounding structures, such as the neighboring teeth, antagonists, and periodontium, were modeled. Four different load cases were designed at occlusal interferences of 0, 8, 12, and 24 μm, loaded by a simulated bite force of 300 N. Principal and von Mise stresses, as well as strain, were evaluated for all included structures.

結果:

12μmおよび24μmの咬合面では，ベニヤ層に破壊につながる引張応力が認められた。ジルコニアFPDに見られた応力は，いずれの試験荷重においても疲労強度や曲げ強度に達しなかった。

RESULTS: For interferences of 12 and 24 μm, failure-relevant tensile stresses in the veneering layer were observed at the occlusal surfaces. Stress found in the zirconia FPD did not reach fatigue or flexural strength for any test load.

おわりに:

咬合接触点に近い部分にピークの引張応力が観察され，咬合干渉が大きくなるにつれて増加しました。FEAの結果から，咬合応力の大部分は歯根膜の変形によって吸収されることが示唆された。咬合干渉のシミュレーションによるフレームワークの破損は予想されませんでした。表面欠陥は，特に弱いセラミックやベニアリングの場合には，最終的に破折やチッピングによる破損につながる可能性がある。

CONCLUSION: Peak tensile stress was observed in close proximity to occlusal contact points, increasing with increasing occlusal interference. The FEA results suggested that the majority of occlusal stress is absorbed by the deformation of the periodontal ligament. Framework failure caused by the simulated interferences was not expected. Surface defects may ultimately lead to failure due to fracture or chipping, especially in cases of weaker ceramics or veneering.