Posted at the Institutional Resources for Unique Collection and Academic Archives at Tokyo Dental College, Available from http://ir.tdc.ac.jp/
Title
ヒト下顎骨における生体アパタイト結晶の配向性と力学
的性質との関係
Author(s)
松本, 達事; 森岡, 俊行; 古屋, 英敬; 松永, 智; 吉成,
正雄; 井出, 吉信; 矢島, 安朝
Journal
歯科学報, 111(4): 427-427
URL
http://hdl.handle.net/10130/2581
Right
目的：インプラントは顎骨と結合しており，荷重は 直接周囲骨に伝達される。歯根膜による緩衝機構を 有する天然歯とは支持様式が異なることから，常に 力学的要因を考慮する必要がある。近年では歯科イ ンプラントに関する生体力学的研究として三次元有 限要素法（FEM）を用いた解析が行われている。 FEM を用いた研究のほとんどは，海綿骨を一塊の ブロックとして均質化した等価材料モデルを作製 し，力学的物性値を設定している。しかしながら， 顎骨内部は複雑な骨梁ネットワーク構造を呈してお り，下顎管などの構造的な特性を有する。そのた め，インプラント周囲顎骨の高精度シミュレーショ ンを行うためには，骨梁構造を忠実に再現したモデ ルを使用する必要がある。そこで本研究では，皮質 骨厚径の違う精細モデルを用いて，インプラントに 加わる荷重が下顎管へ及ぼす影響について検索し た。 方法：試料は，東京歯科大学解剖学講座所蔵の日本 人乾燥頭蓋骨２体の無歯顎の下顎骨を用いた。これ ら の 試 料 を マ イ ク ロ CT（HMX225Actis4，TES-CO）で撮影した後，得られたスライスデータを用 いて TRI/3D-BON（Ratoc System Engineering）
にて骨形態計測を行った。その後，皮質骨厚径の異 なる２つの三次元有限要素モデルを VOXELCON （Quint）にて作製した。その際に骨，インプラン ト，下顎管にそれぞれ異なる力学的物性値を与え た。オトガイ孔から遠心の２cm を関心領域とし， 中央部分に直径４．１mm のインプラントを仮想埋入 した。インプラント体は下顎管までの距離が２mm となるように設計した。下顎骨の近遠心両断面を完 全拘束した後，インプラント体上面に垂直方向へ １００N の荷重を加えた。そして FEM を用いてイン プラント周囲の海綿骨に発生した応力と，下顎管の ひずみ量について評価した。 成績および考察：有限要素解析の結果，荷重はイン プラント周囲の皮質骨および海綿骨に伝達してお り，下顎管にまで達しているのを確認した。下顎管 のひずみ量を比較すると，皮質骨がより厚いモデル のほうが小さな値を示した。このことから，インプ ラント埋入部位における厚い皮質骨は高い緩衝能力 を有することが示唆された。皮質骨が薄い場合に は，下顎管周囲に負担過重が生じる可能性があり， 術前診査としての骨構造の精査が必要であると考え られる。 目的：インプラント治療における骨強度の評価は， その予後を左右する重要な因子であることが知られ ている。骨強度とは骨密度のみでなく，骨質の評価 が大切であり，この骨質因子の一つに生体アパタイ ト（BAp）結晶の配向性があるといわれている。 BAp 結晶配向性は骨に加わる局所応力に鋭敏に反 応し，骨のリモデリングにより力学的性質を向上さ せていると報告されている。そのため，咀嚼力など の荷重を負担するヒト下顎骨は，微細構造や力学的 性質に特徴がみられると考えられる。私達はこれま で，ヒト下顎骨の BAp 結晶配向性を明らかにして きた。今回は，BAp 結晶配向性と力学特性の関係 を明確にすることを目的として，Nano indentation 試験法を用いてヒト下顎骨の力学的物性値を計測し たので報告する。 方法：東京歯科大学解剖学講座所蔵の日本人実習用 遺体から，咬合支持を有する上下顎臼歯部を選び， 下顎骨臼歯部を採取し試料とした。第一大臼歯部を 関心領域とし，近心部，根分岐部，遠心部で前頭断 した切片標本を作製した。その後，BAp 結晶配向 性測定を行った歯槽部４部位，下顎底部４部位で超 微小押し込み硬さ試験を行った。試験は Nano in-dentation tester（ENT-1100 a，エリオニクス社）を 用い，試験手順は通法に従って行った。試験機本体 をシールドケースで覆い，ケース内部の試験温度を ２８．０±０．１℃に 制 御 し，一 定 加 速 度０．１mN/s で５０ mN の最大荷重まで負荷し，その後荷重を６０秒間保 持し，次いで負荷時と同速で除荷し，硬さおよび弾 性係数の測定を行った。 成績：ヒト下顎骨第一大臼歯部皮質骨の硬さおよび 弾性係数は歯槽部で小さく，下顎底部で大きな値を 示した。これらの結果から，歯槽部で頬舌側共に近 遠心方向の BAp 結晶配向性は低く，下顎底部で近 遠心方向への高い BAp 結晶配向性のデータと相関 関係にあることが明らかとなった。 考察：顎骨の局所的な骨評価において，BAp 結晶 配向性は骨強度と高い相関を示したことから，複雑 な機能圧の影響を受ける顎骨においては，骨密度だ けでなく BAp 結晶配向性をはじめとした骨質評価 が有効であることが明らかとなった。
