最近のトピックス

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最 近 の ト ピ ッ ク ス
ト体の形態，長さおよび骨質が，骨応力および歪みに与力学的要因がインプラントおよび周囲骨に与える影響
三次元有限要素法を用いた応力解析
Biomechanics of implants and thesurrounding bone: a 3-dimensional
finite element analysis

える影響を三次元有限要素法にて調べた２）。下顎臼歯部に単独植立されたインプラント体を想定し，形態（スレッド型，シリンダー型）と４種類の長さ（9.2−14.0mm）を変えたチタン製インプラント体モデルに，Bone type 1-4を参考に４種類の海綿骨の骨密度モデルを作製した。インプラントアバットメント中央部に垂直および頬舌側方向の静的荷重をそれぞれ加え，汎用有限要素プログラムANSYS（ANSYS.Inc）を用いて解析し，皮質骨，海綿骨およびインプラント体についての相当応

新潟大学大学院医歯学総合研究科

力と相当歪みについて調べた。

口腔生命科学専攻
口腔健康科学講座
加齢・高齢者歯科学分野この実験によると，荷重方向に関わらず，最大相当応力と歪みは海綿骨骨密度の増加に伴い減少した。この結修一

果は，術前の骨質の診断がインプラントの長期予後に重Division of Oral Health in Aging and要な影響を与えることを示唆している。また，垂直荷重

Fixed Prosthodontics, Department of Oral Health Science,時，海面骨骨密度が低い場合にはスクリュー型インプラ

Course for Oral Life Science, Graduate School of Medical andントで最大相当歪みは小さな値を示したことから，形態

北村 絵里子，野村

Dental Sciences, Niigata University

Eriko Kitamura, Shuichi Nomuraの効果を発揮すると考えられる。さらに，垂直荷重時において，インプラント体の長さによる骨応力の影響は，骨密度の低い場合に著明に現れたことから，特に海綿骨はじめにの骨密度が低い場合には長いインプラント体を用いることが望ましいと思われる。

日本でインプラント治療が開始されてからわずか15年つまり，臨床的には，海綿骨の骨密度が適度に高い方程度であるが，外科手技，審美的問題，材料など機能とが生体力学的にはよりよい植立条件となり，海綿骨の骨形態の両面でのめざましい発展を遂げて，すでに補綴治密度が低い場合にはできるだけ長いスクリュー型インプ療の１オプションとしての地位を確立している。インプラントを用いる方が望ましいと考えられる。

ラントの長期予後を左右する因子には大きく分けると生物学的要因と力学的要因の二つに別けられる。Renouard

２．機能開始後のインプラント周囲骨吸収の形態についてとRangert１）の分類によれば，力に関する要因が多数をインプラント周囲骨吸収は，インプラント喪失原因の占めており，力学的因子のコントロールがインプラント一つである。一方，予後良好症例においても骨吸収は僅の長期予後と維持安定に大きな影響を与えていることがかに生じることから，適度な咬合力下でのインプラントわかる。そこで今回，力学的因子がインプラント体およ

頸部の皮質骨に起こる骨吸収は必ずしも失敗につながるびその周囲骨に与える影響について，最近の当講座におわけではなく，応力に対する生体力学的適応の結果と考ける三次元有限要素法による研究論文を紹介する。

えることも可能である。筆者はこの仮説に基づき，骨吸収量と吸収形態が骨とインプラント体に与える影響につ１．骨質およびインプラント形態の影響いて調べた３，４）。（図１）

生体力学的な問題には，インプラント体（形態，長さ，荷重方向および吸収深さにかかわらず，同じ吸収量で直径，材質，表面性状など）と患者の状態（骨質，咬合は，全く骨吸収の生じていない状態や水平的骨吸収モデ力，健康状態など）が挙げられる。一般に，スクリュールに比べ，カップ状吸収形態では皮質骨の応力は低い値

型に比べてシリンダー型のインプラントの方が，頸部骨を示した。特に吸収量が1,3mmのカップ状吸収形態の場の吸収量が多く，長さの短いインプラント体での予後が合に，垂直荷重時では全く吸収が生じていない状態の約悪いと言われている。骨とインプラント体との接触面積43％，頬舌側荷重時では約72％という著しく低い最大応が減少することによって，周囲骨にかかる負担が増大す力値を示した。また，インプラント体においては，頬舌るためと考えられている。

側荷重時では最大相当応力は吸収量が増すと増加し，吸多田らは，これらの関係を調べるために，インプラン収が進行するにつれてアバットメントスクリュー下部の−103−

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新潟歯学会誌33（2）：2003

中空部に集中した。

参考文献

この結果から，インプラント周囲骨に生じるある程度のカップ状骨吸収は，応力集中部位である頸部皮質骨の荷重負担を軽減させるための力学的適応である可能性が１）Renouard, F. and Rangert, B. （前田芳信，米畑示唆された。しかし，骨吸収が進むにつれて，頬舌側荷有理訳）：インプラント補綴のリスクファクター

重下では海綿骨とインプラント体にかかる応力を増大さ−予知性を高めるための臨床的分析法−クインせるので，骨吸収の進行はインプラントの喪失や破折の危険性を高める事につながる可能性がある。

テッセンス出版,東京,2000.
２）Tada, S., Stegaroiu, R., Kitamura, E., Miyakawa,

まとめ

O. and Kusakari, H. Influence of implant design
and bone quality on stress/strain distribution in

現在のインプラントシステムでは，rough surface

bone around implants: A three-dimensional

加工されたスクリュー型インプラントが主流であり，約

finite element analysis. International Journal of４mm，長さ10mm以上が推奨されるとともに，骨質にOral & Maxillofacial Implants. 18:357-368,2003.

よってフィクスチャーを選択することが提唱されてい３）Kitamura, E., Stegaroiu, R., Nomura, S. andMiyakawa, O. Biomechanical aspects of marginalる。
経過が良好な13症例をまとめた論文では，インプラン

influence bone resorption around osseointegrated

ト植立初期には0.4−1.6mmの範囲内で平均約0.9mmの頸implants: considerations based on a three-部骨吸収が生じると報告されている 。また，機能的な

dimensional finite element analysis. Clinical Oral

５）

Implants Research.（in press）.

安定を示す指標に，周囲骨の骨密度が増加し，表層の皮質骨が連続していることを挙げている論文６）もある。さ４）Kitamura, E., Stegaroiu, R., Nomura, S. andらに，インプラント体に関しては，骨吸収を伴うインプ

Miyakawa, O. Influence of marginal bone resorption

ラント体の破折部位は第三スレッド付近が多いと報告さon stress around an implant -A three-dimensional

れている７）

finite element analysis-Journal of Oral Rehabilitation.

が，そこは本実験での応力集中部位に相当し（accept）ている。

５）Goodacre, C.J., Kan, J.Y.K. and Rungcharassaeng,

このように，今回紹介した２つの論文は臨床での疑問

K. Clinical complications of osseointegratedを生体力学的観点から解明している。

implants. Journal of Prosthetic Dentistry. 81:
537-552.1999.
６）Young-Chul, Jung., Chong-Hyun, Han. andKeun-Woo,Lee.

A

1-yearradiographic

evaluation of marginal bone around dental
implants. The International Journal of Oral &Maxillofacial Implants. 11:811-818. 1996.
７）Bo, Rangert., Paul H,J.K., Burton, Langer., andNed Van Roekel. Bending overload and implantfracture: a retrospective clinical analysis. 10: 326-

図１ 基準となるモデル形態。ａ＝海綿骨

図２ 左図は機能開始後約３年経過後，右図は約10年後。共ｂ＝皮質骨，ｃ＝インプラントとアバットメント
ｄ＝上部構造に歯槽硬線は連続しており，カップ状で安定した吸収形態を示している。

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