磁性アタッチメントの歯冠外適用に関する機械的強度の検討

Intensily Compasion Test of applying a Magnetic Attachment as an Extracoronal Attachment

○山本太郎,出崎義規,田中貴信,橋本直明,石田隆,

  中村好徳, 津田賢治,宮田利清,前野大輔,三輪茂生

○Yamamoto, T., Desaki Y., Tanaka Y., Hashimoto N., Ishida T.,

Nakamura Y., Tsuda K., Miyata T., Maeno D. and Miwa S.

愛知学院大学歯学部歯科補綴学第一講座

The First Department of Prosthodontics, School of Dentistry, Aichi-Gakuin University

E-mail: (質疑応答の受付は終了いたしました。)-----------------------------------------------------------------------

・.緒 言

 磁性アタッチメントは数多くの利点を有し,臨床での利用頻度が増加している.しかし,これまでの磁性アタッチメントの適応症は基本的に無髄歯とされてきた.その根本的理由はスペース的な問題である.開発当初のものに比べれば,はるかに小型化されたとはいえ,現行の磁性アタッチメントも,いまだ有髄歯に適応できる形態ではない.我々は従来より,歯冠外アタッチメントの形態で有髄歯に利用することで,磁性アタッチメントの適応症を単なるオーバーデンチャーから広く一般的な部分床義歯に拡大することを検討してきた.当然のことながら,アタッチメント部分は欠損部に突出することになるが,臨床経験から,適切な患者指導を行うことで,アタッチメント下面部の清掃などに関しては,臨床上に問題なく対処できることを確認している.しかし,技工操作に関しては,複雑な形態のため熟練が必要となる.特にワックスが薄くなりがちである,キーパー周辺部がワックス操作のポイントとなっていた.そこで数年前からこの基本部分に既製のプラスチックパターン利用することを発案し,試行錯誤を重ねてきた.臨床応用によって,技工作業などの観点からは,ほぼ良好な形態であることが確認された.我々はこのプラスチックパターンをECパターンと名付けた(図1)(図2).このECパターンはキーパートレーの機能も兼ねることで,技工操作の大幅な簡便化および,鋳接時に発生する酸化膜による腐食問題の解決など様々な利点を有してる.また,トレー底部は欠損部の顎堤形態に合わせて適宜的にワックスを添加することで,任意の設計が可能となる.今回はECパターンについて機械的強度に関する検討をおこなった.

  
  
図1 ECパターン
図2 ECパターンの模式図

・.目 的

 ECパターンを臨床応用するにあたり各種の耐久性を確認することが必要である.そこでECパターンを用いて製作した金属冠に関し,実験1として模型上での剪断試験を,実験2として2次元有限要素法による応力解析を行い検討した.

・.剪 断 試 験

 1. 試 料

 ワックスを用いてクラウンを模した形態を作製し,その側面にECパターンを組み込んだものを通法に従い,埋没,鋳造,研磨し,試料とした(図3).試料は,金銀パラジウム合金(CASTWELL M.C. 12%GOLD)と白金加金合金(CASTING GOLD M.C. TYPE・)の2種金属にて作製し,白金加金合金については硬化熱処理していないものとしたものの2種,v3種類とした.硬化熱処理に関してはメーカーの指示に準じたものとした.マージン形態は全周1mmのショルダーとし,試料数はそれぞれ各6個とした.作製した試料の,キーパートレー部分に,マグフィットEX600キーパーをレジンセメント(PANAVIA Fluoro Cement)にて合着し,さらにそれを金属支台にグラスアイオノマーセメント(Fuji・)にて合着し試料とした(図4)

  
  
図3 試料形態
図4 試料の構成

 2. 実験方法

 試料はそれぞれ,万能試験機(島津社製)に固定し,クロスヘッドスピード5mm/min,ロードフルスケール100kgfの条件で,剪断試験を行った.なお荷重部位はキーパーの中央部,荷重方法は点荷重とした.剪断強さは最大荷重量とした(図5)

図5 実験方法

 3. 結 果

 金銀パラジウム合金では59.70kgf,白金加金合金を硬化熱処理していないものでは54.57kgf,白金加金合金を硬化熱処理したものでは65.91kgfの結果が得られた(図6).この値は臨床上強度的には問題なく使用可能と思われる.剪断試験後のトレー部が破壊された試料を示す(図7).すべての試料において,同様の部位からの破損が確認された.

  
  
図6 実験結果
図7 剪断後試料

・.応力解析

 1.解析モデル・条件

 剪断試験に用いた試料と同サイズになるようモデルを設定した(図8). 荷重条件として,キーパーの中央部1点荷重の10kgf,とキーパートレー先端部1点荷重10kgfの2種とした.なお,荷重方向はそれぞれキーパー接合面に垂直方向とした.拘束点は模型実験に準じて,金属台形の底面および底面より25mmまでをXY軸方向に拘束した.線形弾性応力解析でその具体的条件である要素タイプ,分割数,解析ソフトを(図9)に示す.以上の条件のもと,試料における応力の比較とキーパートレー先端部の変位量の確認を行った.

   
  
図8 解析モデル
図9 解析条件

 3.結果

 両者ともにキーパートレー起始部に最も強い応力の集中がみられた.キーパー中央部10 kgf荷重したモデルに比較して,先端部10kgf荷重では広範囲に応力の分布が確認され,起始部における応力値もまた大きな数値が発現した.また変位量についても同様に大きく,キーパー中央部10kgf荷重では変位量が約53μm(図10),キーパー先端部10kgf荷重,荷重モデルでは,約112μmの変位量が確認された(図11)

  
  
図10 中央部10kgf荷重時の応力分布
図11 先端部10kgf荷重時の応力分布
 

・.臨床応用例

 当講座では,すでに歯冠外アタッチメントを用いた部分床義歯を臨床応用している(図12)(図13).技工操作はコーヌステレスコープに比較し容易であり,完成義歯は審美性に関しても良好な結果が得られ,臨床上問題なく使用されている.

  
  
図12 臨床例1
図13 臨床例2

・.まとめ

 今回,磁性アタッチメントを歯冠外に利用するために,既製のプラスチックパターンを作製し,模型上での破断試験および2次元有限要素法解析を行い,臨床上,このパターンは強度的な問題なく使用することが示唆された.今後,義歯の挙動や支台歯への負担および歯周病との関連などの確認もおこないたい.


  演者への連絡先

  E-mail :(質疑応答の受付は終了いたしました。)


質疑応答

[0001] 木内陽介 (徳島大学工学部 )
Yohsuke Kinouchi (Faculty of Engineering, The University of Tokushima ) kinouchi@ee.tokushima-u.ac.jp 1.磁性アタッチメントの適応症がますます広がる研究と思います。磁性アタチメントは市販のものを使用されていますが、歯冠外に使用する場合は本来望ましい磁性アタッチメントの形状があるとすればどのような形状でしょうか。 2.また一般にどのような形状の磁性アタッチメントであれば有髄歯に適用しやすいでしょうか。 --- Sat Feb 16 22:00:46 2002

[0002] 山本 太郎 (愛知学院大学歯学部歯科補綴学第一講座 ) Taro Yamamoto (Aichi-Gakuin University ) Desaki@dpc.aichi-gakuin.ac.jp 御質問ありがとうございます. 1.臨床的にはアタッチメント適用部分の頬舌幅に余裕がないため,新円状のものでは収納が困難な症例が少なくありません.そのため,マグフィットのような1方向の幅径が可及的に小さいタイプが望ましいものと考えます.しかし,近遠心的な幅も支台歯への不適当な荷重増大させるため,基本的には水平断面形態が小さいほど歯冠外アタッチメントとして適した型状となります. 2.支台点の外形を変えない,すなわち歯冠外アタッチメントの型状でどうか?という意味合いでの御質問かと思いますが,この場合にはキーパーも含めて,1.0mm程度以下の高径を有するアタッチメントが必要でありましょう.しかし,単純に薄いアタッチメントではair-gap曲線が急になることで実用性が損なわれる危惧もあります. --- Tue Feb 19 20:20:03 2002

[0003] 木内 陽介 (徳島大学工学部 ) Yohsuke Kinouchi (Faculty of Engineering, The University of Tokushima ) kinouchi@ee.tokushima-u.ac.jp 山本先生、お答えありがとうございます。 前回の質問2に関してですが、有髄歯に使用できる磁性アタッチメントの形状をより自由に発想するとしたら、どんな形状が望ましいか、あるいは使用可能かということをお聞きしたかったのです。例えばリング形、円弧形のような形状であれば有髄歯に使用可能でしょうか。 --- Wed Feb 20 21:15:22 2002

[0004] 石上 友彦 (日本大学歯学部補綴2 ) Tomohiko Ishigami (Nihon Univ. School of Dentistry ) ishigami-t@dent.nihon-u.ac.jp 山本先生へ、 木内先生の質問は例えば、従来の有髄歯に用いられているアタッチメントのメール、フィメールをキーパと構造体で作るとしたら、どのような形状が審美性、特性を含めて磁性アタッチメントに適しているか、また膜磁石の特性を含めて新たな有髄歯用のアタッチメント形状のアイデアを先生がお持ちかを聞かれているのだと思いますが、いかがでしょうか。 座長:石上 --- Fri Feb 22 09:28:01 2002