ボールアタッチメントまたは弾力性テレスコピッククラウンで保持された歯牙支持下顎オーバーデンチャーの応力分布に関する有限要素法による研究

Finite Element Study of Stress Distribution with Tooth-Supported Mandibular Overdenture Retained by Ball Attachments or Resilient Telescopic Crowns.

抄録

目的:

本研究は、ボールアタッチメントと弾力性のあるテレスコピッククラウンという2つの異なるアタッチメントタイプで保持された犬歯支持下顎オーバーデンチャーの応力分布を評価することを目的とした。

OBJECTIVE:  The removable partial denture must keep health of the remaining teeth and the supporting tissues through the distribution of chewing forces on the abutment teeth and alveolar process.This study aimed to evaluate stress distribution with canines-supported mandibular overdenture retained by two different attachment types: ball attachments or resilient telescopic crowns.

材料と方法:

下顎皮質骨、下顎海綿骨、口腔粘膜、犬歯、歯根膜、2種類のアタッチメント、およびオーバーデンチャーからなる2つの3次元有限要素モデルをシミュレーションした。これらのモデルは，数理解析ソフトウェアAnsys Workbench V 15.0にインポートした．すべての材料は均質，等方性，線形弾性とした．第一大臼歯の中心窩に120Nの垂直両側荷重をかけた．フォンミーゼス応力は犬歯、皮質骨、海綿骨について計算した。

MATERIALS AND METHODS:  Two 3-dimensional finite element models consisting of the cortical mandible bone, cancellous mandible bone, oral mucosa, canines, periodontal ligaments, the two attachment types, and overdenture were simulated. The models were imported into the mathematical analysis software Ansys Workbench V 15.0. All materials were considered to be homogeneous, isotropic, and linearly elastic. A vertical bilateral load of 120 N was applied to the central fossa of the first molars. The von Mises stress was calculated for canines, cortical, and cancellous bone.

結果:

ボールアタッチメントモデルの最大von Mises応力は、犬歯、犬歯の皮質歯槽骨、オーバーデンチャー遠位端の皮質歯槽骨、犬歯の海綿歯槽骨でそれぞれ35.61MPa、4.28MPa、7.82MPa、1.29MPaであった。弾力性のあるテレスコピッククラウンモデルの最大von Mises応力は、犬歯、犬歯の皮質歯槽骨、オーバーデンチャー遠位端の皮質歯槽骨、犬歯の海綿歯槽骨でそれぞれ39.22MPa、4.74MPa、7.06MPa、1.05MPaであった。

RESULTS:  The maximum von Mises stress of the ball attachments model was 35.61, 4.28, 7.82, and 1.29 MPa for canines, cortical alveolar bone of canines, cortical alveolar bone at the distal end of the overdenture, and cancellous alveolar bone of canines, respectively. The maximum von Mises stress of the resilient telescopic crowns model was 39.22, 4.74, 7.06, and 1.05 MPa for canines, cortical alveolar bone of canines, cortical alveolar bone at the distal end of the overdenture, and cancellous alveolar bone of canines, respectively.

結論:

弾力性のあるテレスコピッククラウンは、犬歯、犬歯の歯槽骨、オーバーデンチャーを支える歯槽骨の間で応力を分散する。ボールアタッチメントは、犬歯と犬歯の皮質歯槽骨への応力伝達は少ないが、犬歯の海綿歯槽骨とオーバーデンチャー遠位端の歯槽骨への応力伝達が多い。支台歯が良好な歯周支持を持つ場合には、ボールアタッチメントよりも弾力性のあるテレスコピッククラウンが好ましい。

CONCLUSION:  Resilient telescopic crowns distribute the stresses between canines, alveolar bone of canines, and overdenture supporting alveolar bone. Ball attachments transfer less stress to the canines and cortical alveolar bone of the canines, but more stress to the cancellous alveolar bone of canines and alveolar bone at distal end of the overdenture. Resilient telescopic crowns are preferred over ball attachment when the abutment teeth have good periodontal support.