フルアーチAll-on-4インプラント支持人工歯の応力集中におけるフレームワーク材質とインプラント後方角度の影響

Influence of Framework Material and Posterior Implant Angulation in Full-Arch All-on-4 Implant-Supported Prosthesis Stress Concentration.

抄録

本研究では、All-on-4フルアーチ補綴の応力集中における遠位インプラント角度およびフレームワーク材質の影響を評価した。遠位インプラントの角度とカンチレバーアーム（10mmカンチレバーで30°、10mmカンチレバーで45°、6mmカンチレバーで45°）、フレームワーク材料（コバルトクロム[CoCr合金]、イットリア安定化正方晶ジルコニア多結晶体[Y-TZP]、ポリエーテルエーテルケトン[PEEK]）を変えて、フルアーチインプラント支持人工歯の3Dモデルを作成した。各固体をコンピュータ支援エンジニアリングソフトウェアにインポートし，四面体要素でメッシュを構成した．各固体には等方的かつ均質な挙動を持つ材料特性を割り当てた．接点は接着されているとみなした。カンチレバーアームの遠位領域に200Nの垂直荷重を加え、人工関節コンポーネントの応力をフォンミス（σVM）で、骨の応力を最大主応力（σMAX）と最小主応力（σMIN）で評価した。10mmのカンチレバーアームで45°に角度をつけた遠位インプラントは、PEEKフレームワークを考慮した場合、すべての構造で最も高い応力集中を示し、応力の大きさもより大きくなった。しかし、6mmのカンチレバーアームで45°に角 度をつけた遠位インプラントは、応力ピークが最も低 く、有望な機械的応答を示した。All-on-4のコンセプトでは、45°の遠位インプラントの角 度は、カンチレバーの長さを短くできる場合にのみ有効である。PEEKと比較すると、YTZPとCoCrはフレームワーク構造 に応力を集中させ、補綴スクリューの応力を減少させた。

This study evaluated the influence of distal implants angulation and framework material in the stress concentration of an All-on-4 full-arch prosthesis. A full-arch implant-supported prosthesis 3D model was created with different distal implant angulations and cantilever arms (30° with 10-mm cantilever; 45° with 10-mm cantilever and 45° with 6-mm cantilever) and framework materials (Cobalt-chrome [CoCr alloy], Yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystal [Y-TZP] and polyetheretherketone [PEEK]). Each solid was imported to computer-aided engineering software, and tetrahedral elements formed the mesh. Material properties were assigned to each solid with isotropic and homogeneous behavior. The contacts were considered bonded. A vertical load of 200 N was applied in the distal region of the cantilever arm, and stress was evaluated in Von Misses (σVM) for prosthesis components and the Maximum (σMAX) and Minimum (σMIN) Principal Stresses for the bone. Distal implants angled in 45° with a 10-mm cantilever arm showed the highest stress concentration for all structures with higher stress magnitudes when the PEEK framework was considered. However, distal implants angled in 45° with a 6-mm cantilever arm showed promising mechanical responses with the lowest stress peaks. For the All-on-4 concept, a 45° distal implants angulation is only beneficial if it is possible to reduce the cantilever's length; otherwise, the use of 30° should be considered. Comparing with PEEK, the YTZP and CoCr concentrated stress in the framework structure, reducing the stress in the prosthetic screw.