日大歯学 , Nihon Univ Dent J, 90, 1-8, 2016

全部床型オーバーデンチャーにおける下顎犬歯根面板のテーパーが咬合時の義歯床下組織および支台歯に与える力学的影響藏田明

美日本大学歯学部歯科補綴学第Ⅱ講座（指導：石上 友彦 教授）

要旨：根面板は，義歯の維持安定の向上，支台歯への側方圧を軽減し，ならびに歯軸方向への咬合力の伝達等を目的に使用されている。しかし，根面板の形態の違いにより，支台歯への負担が異なる事は報告されている。
特に全部床型オーバーデンチャーの場合，義歯の動きの支点となりやすいことから，根面板の形態や咬合様式の違いは，支台歯および義歯床下組織の力学的応答に影響を及ぼすと考えられる。
そこで本研究は，下顎両側犬歯にテーパーの異なる根面板を装着した症例において，義歯床下組織および支台歯が荷重時に受ける影響を，三次元有限要素法を用いて比較検討を行った。解析モデルは，根面板のテーパーを 0 ，15 ，30 とした 3 種のモデルを構築した。荷重条件は，臼歯部荷重と前歯部荷重の 2 条件を設定した。その結果，臼歯部荷重時および前歯部荷重時の双方の実験条件において，根面板のテーパーによって応力の分布に違いがみられ，特にテーパーを 0 にしたモデルにおいて最も荷重の影響が大きくなり，テーパーを 30 にしたモデルにおいて最も荷重の影響が小さくなることが示され，かつ臼歯部荷重時においてはテーパーを大きくすることで側方力を軽減することができると考えられるが，前歯部荷重時には負担荷重となることが示された。
以上のことから，根面板のテーパーの違いが義歯床下皮質骨に影響を与えることが明らかとなった。
キーワード：オーバーデンチャー，有限要素解析，根面板，筋荷重

緒言

材料および方法

少数歯残存症例におけるオーバーデンチャーは臨床で1.

三次元有限要素モデルの構築広く使われており，近年オーバーデンチャーに磁性ア下顎両側犬歯残存症例に対して根面板を用いた全部床タッチメントを応用した症例の臨床効果についても数多型オーバーデンチャーによる補綴治療を想定し，解析モく報告されている 1-5）。

デルを構築した。
2）

磁性アタッチメントは，支台歯への側方圧の軽減 ，解析モデルは，皮質骨，海綿骨，象牙質，歯根膜，顎歯軸方向への咬合力の伝達 3），ならびに義歯の維持安定

堤粘膜，根面板，義歯床を構成成分とした。解析モデルの向上 5）等を目的に使用されている。しかし，支台歯形の基盤となる下顎骨モデルの構築には，頭蓋骨複製模型

態の違いにより，支台歯への負担が異なると報告されて（P10-SB.1, ニッシン）を原型とし，マルチディテクターいる 6）。特に全部床型オーバーデンチャーの場合，根面CT（Asteion Super4 Edition, 東芝）により撮像し，その板の形態によっては義歯の動きの支点となる 5）ことから，撮像データを基に高木 7）の方法に準拠し，汎用 CAD プ

根面板の形態や咬合様式の違いは，支台歯および義歯床

ロ グ ラ ム Rhinoceros Ver.1.0（Robert McNeel &下組織の力学的応答に影響を及ぼすと考えられる。根面Associates）および汎用有限要素解析プログラム ANSYS

板の設計に関して，根面板の高さやその上面の傾斜角度Re.12.0（ANSYS Inc，以後 ANSYS）を用いた。構成成分の違い等を比較検討した報告 6）は散見されるが，根面板と寸法は上条 8），藤田 9），寺倉 10）および忠隈 11）らの報告の側面のテーパーについての報告は認められない。

を参考に，歯根膜，義歯床，顎堤粘膜，皮質骨は第 1 表

そこで本研究では，下顎両側犬歯にテーパーの異なるのモデル寸法を設定した。また，義歯は解析モデルの単根面板を装着した症例において，両側臼歯部咬合時およ純化のために咬合床形態とし，義歯床および人工歯を一び前歯部咬合時に義歯床下組織および支台歯が受ける影体化させた構造とした。

響について，三次元有限要素法を用いて比較検討した。

根面板の形態は，上面を仮想咬合平面（以後，咬合平面）と平行とし，高径を舌側顎堤粘膜上縁から 2.5 mm12）に設定し，根面板のテーパーを 0 ，15 ，30 とした 3 種の根（受付：平成 27 年 11 月 12 日）〒 101 8310 東京都千代田区神田駿河台 1 8 13

1

第1表

第1図

解析モデルの寸法

根面板形態

2.

面板モデルを構築した（第 1 図）。構築した 3 種の根面板

材料特性値
歯根膜および顎堤粘膜の材料特性値は，宮下 13），後形態と下顎骨モデルをそれぞれ合成し，モデル 0，モデ

藤 14）および岸 15）らの報告を参考に，生体における実測値

ル 15，モデル 30 の解析モデルを構築した（第 2 図）。
構築に用いた絶対座標系は，XY 平面を前頭面，YZ 平と近似するように設定した。その他の材料は，過去の報
告 16-20）を参考に設定した（第 2 表）。

面が矢状面，XZ 平面が水平面となる直交座標系を用い，咬合平面は XZ 平面と平行となるよう設定した。

2下顎全部床型オーバーデンチャーの力学的解析

3.

部および犬歯遠心部（以後，計測点 a，b，c，d），第一小荷重条件
荷重条件は，両側臼歯部における咬みしめ時の筋収縮

臼歯相当部，第二小臼歯相当部，第一大臼歯相当部，第量を想定した荷重（以後，臼歯部荷重）と前歯部における二大臼歯相当部（以後，計測点 e，f，g，h）の左右側 8 点

咬みしめ時の筋収縮量を想定した荷重（以後，前歯部荷ずつ，計 16 点を計測点として評価した。また，下顎両重 ）を 設 定 し た。 臼 歯 部 荷 重 お よ び 前 歯 部 荷 重 は，側犬歯表面の計測点は，表面の唇舌側の 31 点とし，そKorioth ら 21）の報告を参考に，第 3 表に示す各筋の走行れら加わる力の総和で評価した（第 5 図）。

方向を規定した上で，第 4 表に示す臼歯部荷重および前歯部荷重に即した荷重を，左右側の咬筋浅部，咬筋深部，内側翼突筋，側頭筋前部，側頭筋中部，側頭筋後部，外側翼突筋下頭，外側翼突筋上頭および顎二腹筋前腹の付着相当部に与えた。
4.

拘束条件
全ての荷重条件は両側下顎頭上面を完全拘束 7）とした。

また，咬合接触部位として，臼歯部荷重時は，上顎機能咬頭が接触する下顎左右第一および第二小臼歯の遠心窩，下顎左右第一大臼歯の中心窩および遠心窩，ならびに下顎左右第二大臼歯の中心窩相当部にあたる義歯床上の点10 ヵ所 21）とした。前歯部荷重時は，これらに犬歯尖頭部および前歯切縁中央部を含めた 16 ヵ所を選択し，各々を完全拘束することで咬合接触を再現した（第 3 図）。
5.

解析項目
解析は，XZ 平面における義歯床下皮質骨（以後，床下骨）の最小主応力値と下顎両側犬歯表面に設定した節点に加わる力を計測し評価した。なお最小主応力について
は，負の値は圧縮応力を，正の値は引張応力を示す。
最小主応力値の計測点は第 4 図に示した。床下骨の最第2図

小主応力値は，中切歯相当部，側切歯相当部，犬歯近心第2表

解析モデル

解析モデルの材料特性値

3

第3表

筋力の単位ベクトル

第4表

結筋力の大きさモデル間では a 点においてモデル 30 が最も大きい応力果値を示したのに対し，c 点においてはモデル 0 が最も小さい値を示した。全計測点において，臼歯部荷重時は前臼歯部荷重時および前歯部荷重時における床下骨の各歯部荷重時と比較して，大きい値を示した。

計測点における最小主応力値のグラフをそれぞれ，第 6図および第 7 図に示す。臼歯部荷重時ではすべてのモデ臼歯部荷重時および前歯部荷重時における下顎両側犬ルにおいて a，e および f 点に大きい応力値を示した。そ歯表面に設定した計測点に加わる力の総和をそれぞれ，れぞれのモデル間で比較すると，c 点においてはモデル第 8 図および第 9 図のグラフに示す。臼歯部荷重時には0 が最も小さい応力値を示した。前歯部荷重時では，a，モデル 0 が 9.59 N と最も大きい値を示し，モデル 30 がb および e 点で同程度の大きい応力値を示した。また，7.42 N と最も小さい値を示した。前歯部荷重時では，モ4

下顎全部床型オーバーデンチャーの力学的解析

第3図

解析モデルの拘束点

デ ル 0 が 4.16 N と 最 も 大 き い 値 を 示 し， モ デ ル 30 が3.15 N と最も小さい値を示し，臼歯部荷重時および前歯部荷重時ともに，モデル 30 がもっとも支台歯に加わる力が小さかった。

考1.

察

荷重について根面板を有するオーバーデンチャーの咬合を想定した

三次元有限要素法による解析実験において，荷重に関しては義歯の両側臼歯部の咬合を想定した検討がほとんどで， 荷 重 位 置 を 変 化 さ せ て 検 討 し て い る も の は 少 ない 22-26）。今回の実験モデルのように，下顎両側臼歯が欠損し，下顎前歯部が残存している症例においては，下顎が前方変位する傾向にある 25,26）との報告もみられる。
そこで本研究においては，より臨床的な観点から荷重条件を臼歯部咬合時と前歯部咬合時における荷重に設定した。また，従来は筋付着部を拘束し，咬合面側より各第4図咬合接触点に垂直荷重を加えて実験が行われてきた。し下顎骨骨頂部の計測点

かし，これらの方法では，咀嚼筋による咬合力の伝達様相をシミュレーションしたとはいえず，村上 27）も拘束条2.

件が，変位および応力に影響すると報告していることか

根面板の形態について

らも，荷重条件および拘束条件は解析結果に大きな影響

これまでの根面板の形態に関する報告では，根面板のを及ぼすことが考えられる。本研究においては，生体に形状は台形とドーム状が多くみられる。上田ら 24）は，根近似した実験を行うために，咬みしめ時を想定し，閉口面板をドーム状とすれば機能力を支台歯の歯軸方向に変筋である側頭筋，咬筋，内側翼突筋の条件を設定した。

換することが可能であるとし，また，台形よりドーム状

このことにより，模型実験や従来の三次元有限要素法での方が支台歯に加わる側方力は小さくなる 5）ことなどかは困難であった，より臨床に近い咬みしめ時の応力分析

ら，臨床的にはドーム状の根面板が広く用いられている。

が可能となった。

しかし，本研究においては，磁性アタッチメントを支台5第5図

支台歯の計測点

第6図

義歯床下皮質骨の最小主応力値（臼歯部荷重）3.

装置として応用することを想定しており，根面板をドー皮質骨の最小主応力値について臼歯部荷重時では，第 6 図が示すように，すべてのモム状にした設計は臨床に即していないため，根面板上面デルにおいて同様な傾向であり，中切歯，第一小臼歯おを咬合平面と平行に設定した。
25）

は根面板支台装置の違いや，根面板の側面部よび第二小臼歯相当部に大きい圧縮応力が認められた。

接触状態が義歯の安定に影響すると述べているが，同形吉岡 28）は下顎無歯顎における総義歯の中心咬合位におい状の根面板側面部のテーパーの違いによる影響には，言て，顎堤の頬舌的幅径が小さく粘膜厚径が薄いことが原及していない。臨床においては，根面板のテーパーが，因となり，中切歯相当部の顎骨面に負担圧が集中するとオーバーデンチャーの支台歯の術後経過に大きく影響を述べている。今回の実験においては，犬歯部における応与えることをしばしば経験する。そこで，本研究におい力が他の計測点と比較して相対的に小さくなる傾向を示ては側方力の影響を受けやすいテーパーを 0 ，15 ，30し，さらにモデル間ではモデル 0 が最も小さい圧縮応力と変化させた 3 種類の根面板形態を比較検討した。

を示した。

木村ら

一方，第 8 図が示す支台歯に加わる力は，モデル 0 が6下顎全部床型オーバーデンチャーの力学的解析

第7図

第8図

義歯床下皮質骨の最小主応力値（前歯部荷重）

第9図

支台歯に加わる力（臼歯部荷重）

支台歯に加わる力（前歯部荷重）最も大きい値を示していた。これらの結果は，臼歯部荷10 図が示す犬歯表面に加わる力はモデル 0 が最も大きい

重時には義歯を介した荷重が根面板に伝達され，荷重が値を示した。これは根面板のテーパーが大きいと義歯に加わるとともに，臼歯部において義歯が沈下したことによる支台歯の沈下が大きくなり，義歯床下皮質骨の正中よると考えられる。

部に圧縮応力の集中が認められ，テーパーが小さいと支台歯に側方力が加わりやすかったためと考えられる。

また，c 点では，モデル 0 が他のモデルと比較して最も小さい圧縮応力を示したのに対し，犬歯表面に加わるこれらの結果から，臼歯部荷重時および前歯部荷重時力は最も大きい値を示した。これは，犬歯が義歯を介しの双方の実験条件において，根面板のテーパーによってて咬合力を受けたとき，犬歯支台歯の変位量が，歯根膜応力の分布に違いがみられ，特にテーパーを 0 にしたモ厚径の範囲内の変位 29）であることが考えられるため，義デル 0 において最も荷重の影響が大きくなり，テーパーを 30 にしたモデルにおいて最も荷重の影響が小さくなる

歯床下皮質骨の影響が小さかったと考えられる。
前歯部荷重時での応力分布は，第 7 図が示すように，ことが示された。臼歯部荷重時においてはテーパーを大臼歯部と比較して前歯部において大きい値を示しておきくすることで側方力を軽減することができると考えらり，前方での咬みしめが再現されていると推測できる。

れるが，前歯部荷重時では軽減されないことが示された。

モデル間の比較においては，c 点ではモデル 0 が他のモ以上のことから，支台歯と義歯床下組織への影響を考デルと比較して最も小さい応力値を示したのに対して，えて，支台歯の状態により，根面板のテーパーを設定すa 点ではモデル 30 が最も大きい値を示した。また，第ることが，臨床的に大切であると考えられる。

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論

本研究は，下顎両側犬歯残存症例において，根面板を用いた全部床型オーバーデンチャーによる補綴治療を想定し，下顎両側犬歯にテーパーの異なる根面板を装着した症例において，両側臼歯部咬合時および前歯部咬合時に義歯床下組織および支台歯が荷重時に受ける力学的影響について三次元有限要素法を用いて検討した結果，以下の結論を得た。
1.

義歯床下相当部皮質骨の応力において，臼歯部荷重時での応力分布は，すべてのモデルにおいて，中切歯部，第一小臼歯部および第二小臼歯部に大きい圧縮応力が認められ，前歯部荷重時においては，臼歯部と比較して前歯部において大きい値を示した。

2.

根面板形態において，モデル 0 は，最も荷重の影響が大きくなり，モデル 30 において最も荷重の影響が小さくなることが示され，かつ臼歯部荷重時においては傾斜角度を大きくすることで側方力を軽減することができると考えられるが，前歯部荷重時には負担が大きくなることが示された。
以上のことから，支台歯の状態により，全部床型オーバーデンチャーにおける支台歯と義歯床下組織への負担を考えると，根面板のテーパーを設定することが，良好な術後経過を得るためにも，臨床的に有益であると考えられる。
稿を終えるにあたり，懇切なるご指導およびご校閲を賜りました石上友彦教授に深い感謝の意を表します。また，専攻の立場からご指導を賜った祇園白信仁教授，清水典佳教授および米山隆之教授に心より感謝いたします。
あわせて，本研究に対して多大なるご助言を頂きました補綴学
第Ⅱ講座医局員，補綴学専攻大学院生各位，また，研究にご協力頂きました放射線学教室に感謝の意を表します。
文献1）長岡英一（1981）オーバーデンチャーの支持組織の変化に関する 実 験 的 研 究 − 咬 合 力 の 負 担 条 件 の 影 響 −． 補 綴 誌 25，611-628.
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