下顎第一大臼歯に対する異なるラバーダムクランプの影響の有限要素解析による評価

Evaluation of the effect of different rubber dam clamps on the mandibular first molar with Finite element analysis.

抄録

本研究の目的は，下顎第一大臼歯に異なる材質のクランプを装着した場合に生じる応力を有限要素解析により評価することである．本研究で使用する歯牙モデルはマイクロCTスキャナーを用いて作成し、ラバーダムクランプモデルはSolidworksを用いて3次元（3D）で作成し、無傷の下顎第一大臼歯の有限要素歯牙モデルに適用した。クランプ開口部の大きさと加える力は、歯の頬舌間距離に応じて計算した。クランプの歯への接触面積を決定し，力を加えた．応力分布パターンと最大von Mises応力を計算し，これらの力に対する応力を比較した．これらの力に対して最も応力がかかったのは、クランプが歯に接触している遠位側のエナメル組織であった。ステンレス鋼製クランプ（191.63MPa）の応力値は、ポリエチレンケトン製クランプ（103.85MPa）よりも約85％高かった。歯の象牙質と歯髄組織の応力はごくわずかであった。臨床医は、クランプを装着する前に、歯の赤道線より下のエナメル組織を詳細に検査すべきである。ステンレススチールクランプが及ぼす力は、歯のエナメル組織に損傷を与えたり、既存のエナメル質の亀裂を進行させたりする可能性がある。

The aim of this study was to evaluate the stress induced by clamps made of different materials on mandibular first molar teeth using finite element analysis. The tooth model to be used in the study was created using micro-CT scanner and the rubber dam clamp model was created in three dimensions (3D) using Solidworks and applied to a finite element tooth model of an intact mandibular first molar. The size of the clamp opening and the force to be applied were calculated according to the buccolingual distances of the tooth. The contact areas of the clamps on the tooth were determined and subjected to force. The stress distribution patterns and maximum von Mises stresses were calculated and compared against these forces. The most stress against these forces occurred in the enamel tissue on the distal side where the clamp was in contact with the tooth. The stress value in the stainless steel clamp (191.63 MPa) was approximately 85% higher than the clamp made of polyethylene ketone (103.85 MPa). The stress in the dentin and pulp tissue of the tooth was negligible. Clinicians should examine the enamel tissue below the equatorial line of the tooth in detail before clamp application. The forces exerted by stainless steel clamps can cause damage to the enamel tissue of the tooth or progression of an existing enamel crack.