上顎All-on-4治療における生体力学的性能に及ぼすインプラント径と咬合の影響：3次元有限要素法による解析

Effect of Implant Diameter and Bruxism on Biomechanical Performance in Maxillary All-on-4 Treatment: A 3D Finite Element Analysis.

抄録

目的:

異なる直径のインプラントで支持された上顎All-on-4治療コンセプトにおいて、2つの異なる負荷力下での応力分布を有限要素解析により検討する。

PURPOSE: To examine the stress distribution in the maxillary All-on-4 treatment concept supported by implants of different diameters under two different loading forces using finite element analysis.

材料と方法:

完全無歯顎の上顎に、直径3.3mmと4.1mmのインプラントで支 持される2つの異なるAll-on-4デザインを作製した。後方インプラントは咬合面に対して約30度遠位側に傾斜させ、前方インプラントは軸方向に埋入した。骨、インプラント、補綴物の各コンポーネントは別々にモデル化され、互いに緊密に連結されました。健常者とブラキシストの咬合力を表す2つの異なる荷重条件下で、インプラント周囲の骨、インプラント、補綴コンポーネントにかかる応力を有限要素解析により評価しました。

MATERIALS AND METHODS: Two distinct All-on-4 designs were prepared in a fully edentulous maxilla, supported by 3.3- and 4.1-mm-diameter implants. Posterior implants were tilted distally, approximately 30 degrees to the occlusal plane, and anterior implants were placed axially. Bone, implant, and prosthetic components were modeled separately and were tightly connected to each other. Under two distinct loading conditions representing the occlusal forces of healthy and bruxist individuals, the stresses on peri-implant bone, implant, and prosthetic components were evaluated using finite element analysis.

結果:

皮質骨の応力は海綿骨の応力よりも大きかった。骨およびインプラントコンポーネントへの応力は、後方インプラント周囲に集中したが、補綴物への応力は前方に集中した。インプラントの直径が大きくなるにつれ、海綿骨、アバットメント、クラウンの応力は増加し、皮質骨、インプラント、フレームワークの応力は減少した。皮質骨の圧縮応力とフレームワークのフォンミーゼス応力は、両モデルともブラキシスト荷重下で過負荷限界を超えた。

RESULTS: There were higher stresses on cortical bone than on trabecular bone. The stresses on bone and implant components were concentrated around the posterior implants, whereas stresses on the prosthesis were concentrated anteriorly. With increasing implant diameter, the stresses on trabecular bone, abutments, and crowns increased, whereas the stresses on cortical bone, implants, and frameworks decreased. Compressive stresses in the cortical bone and von Mises stresses in the frameworks exceeded the overload limit in both models under bruxist loading.

結論:

皮質骨、インプラント、フレームワークの応力は、直径3.3 mmのインプラントを使用した模型でわずかに高く、海綿骨、アバットメント、クラウンの応力は、直径4.1 mmのインプラントを使用した模型でわずかに高かった。

CONCLUSION: The stresses on the cortical bone, implants, and frameworks were slightly higher in the model with 3.3-mm-diameter implants, whereas the stresses on the trabecular bone, abutments, and crowns were slightly higher in the model with 4.1-mm-diameter implants.