前歯部後退に対する矯正用クリアアライナーと固定装置の比較評価：有限要素法による検討

Comparative assessment of orthodontic clear aligner versus fixed appliance for anterior retraction: a finite element study.

抄録

背景:

本研究の目的は、様々なデザインのクリアアライナーの比較評価を行い、クリアアライナーと固定式装置間の格差を検討することである。

BACKGROUND: The aim of this study is to conduct a comparative evaluation of different designs of clear aligners and examine the disparities between clear aligners and fixed appliances.

方法:

第一小臼歯を除いた上顎歯列、上顎骨、歯根膜、アタッチメント、マイクロインプラント、3Dプリントされたリンガルリトラクター、ブラケット、アーチワイヤー、クリアアライナーからなる3Dデジタルモデルを作成しました。本研究では、クリアアライナー上顎前歯部インターナルリトラクションの5つのデザインモデルと、固定式アプライアンス上顎前歯部インターナルリトラクションの1つのデザインモデルを作成し、有限要素解析を行いました。これらの設計モデルには以下が含まれる：(1)モデルC0コントロール、(2)モデルC1後方マイクロインプラント、(3)モデルC2前方マイクロインプラント、(4)モデルC3口蓋プレート、(5)モデルC4リンガルリトラクター、(6)モデルF0固定装置。

METHODS: 3D digital models were created, consisting of a maxillary dentition without first premolars, maxilla, periodontal ligaments, attachments, micro-implant, 3D printed lingual retractor, brackets, archwire and clear aligner. The study involved the creation of five design models for clear aligner maxillary anterior internal retraction and one design model for fixed appliance maxillary anterior internal retraction, which were subsequently subjected to finite element analysis. These design models included: (1) Model C0 Control, (2) Model C1 Posterior Micro-implant, (3) Model C2 Anterior Micro-implant, (4) Model C3 Palatal Plate, (5) Model C4 Lingual Retractor, and (6) Model F0 Fixed Appliance.

結果:

クリアアライナーモデルでは、一貫した歯の移動パターンが観察された。特に、すべてのテストモデルの中で、改良型クリアアライナーC3モデルは、中切歯の歯冠根の矢状変位、中切歯の垂直的変位、第二小臼歯と第二大臼歯の矢状変位、および後歯の垂直的変位の差が最も小さかった。しかし、クリアアライナーモデルと固定装置モデルでは、歯の移動傾向に明確な違いが観察された。さらに、固定装置モデルと比較して、クリアアライナーモデルを使用することで歯の変位が有意に増加した。

RESULTS: In the clear aligner models, a consistent pattern of tooth movement was observed. Notably, among all tested models, the modified clear aligner Model C3 exhibited the smallest differences in sagittal displacement of the crown-root of the central incisor, vertical displacement of the central incisor, sagittal displacement of the second premolar and second molar, as well as vertical displacement of posterior teeth. However, distinct variations in tooth movement trends were observed between the clear aligner models and the fixed appliance model. Furthermore, compared to the fixed appliance model, significant increases in tooth displacement were achieved with the use of clear aligner models.

結論:

クリアアライナーモデルでは、歯の移動傾向は一貫していたが、歯の変位量にはばらつきがあった。全体的に、C3モデルは、他の4つのクリアアライナーモデルと比較して、より優れたトルクコントロールを示し、後方固定歯の保護に優れていた。一方、固定式装置モデルは、クリアアライナーモデルと比較して、前歯部のトルクコントロールに優れ、後方固定歯の保護に優れている。クリアアライナーアプローチと固定式アプライアンスアプローチは、依然として不一致を示すが、本研究は、将来の非侵襲的で審美的に美しく、快適かつ効率的なクリアアライナー治療のための理論的基盤を確立し、発展的な方向性を提供するものである。

CONCLUSIONS: In the clear aligner models, the movement trend of the teeth remained consistent, but there were variations in the amount of tooth displacement. Overall, the Model C3 exhibited better torque control and provided greater protection for posterior anchorage teeth compared to the other four clear aligner models. On the other hand, the fixed appliance model provides superior anterior torque control and better protection of the posterior anchorage teeth compared to clear aligner models. The clear aligner approach and the fixed appliance approach still exhibit a disparity; nevertheless, this study offers a developmental direction and establishes a theoretical foundation for future non-invasive, aesthetically pleasing, comfortable, and efficient modalities of clear aligner treatment.