JP2013146469A - Surface properties of fixture for dental implant - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide surface properties of a fixture for strengthening the fixing with an alveolar bone, and stably and safely retaining an implant in the long term, in a fixture of an osseointegrated implant.SOLUTION: In a dental implant, a fixture 18 to be implanted in an alveolar bone has areas with different surface properties. As for the surface property, the fixture has the different surface-property areas separated into the side of an apical portion 24 and the side of a neck portion 26. An integrated state thereof with the alveolar bone for accelerating osseointegration is different depending on the surface property. The side of the neck portion 26 of the fixture is of titanium or titanium alloy having fine irregularities formed thereon. The side of the apical portion 24 is of hydroxyapatite. The surface of the neck portion side may be treated with alkali.

Description

本発明は、喪失した歯を補綴するための人工的な歯科用インプラントに係り、歯の咀嚼機能による加圧に適応したインプラントのフィクスチャー表面性状に関する。
The present invention relates to an artificial dental implant for prosthesis of a lost tooth, and relates to a fixture surface property adapted to pressurization by a chewing function of a tooth.

虫歯や歯周病により喪失した歯の機能再獲得のために、金属やセラミックス等の人工材料により置換して喪失した口腔機能を補う手段としては、義歯を歯根に埋めたり、完全に歯根まで喪失した場合は、健康な歯にブリッジをかけ義歯を置いたり等の治療手段がある。さらに現在、この歯科置換医療の先端的治療法の一つとして、口腔インプラント治療が実施されている。口腔インプラント治療とは、喪失歯部位の顎骨にチタン製人工歯根を植立する手段である。   In order to regain the function of teeth lost due to dental caries and periodontal disease, as a means of supplementing oral functions lost by replacing with artificial materials such as metal and ceramics, dentures are buried in the root or completely lost to the root In such cases, there are treatment methods such as placing a denture with a bridge on healthy teeth. Furthermore, oral implant treatment is currently being implemented as one of the advanced treatments for this dental replacement medicine. Oral implant treatment is a means of implanting a titanium artificial tooth root in the jawbone at the site of the lost tooth.

喪失歯部位の顎骨、すなわち歯槽骨に人工歯根を埋入する場合、通常の金属等の人工材料では、歯槽骨の結合組織が人工材料を取り囲み排除しようとするため、動揺が徐々に大きくなり人工歯根としての機能を失っていった。   When implanting artificial roots in the jawbone of the lost tooth site, i.e., the alveolar bone, with normal artificial materials such as metal, the connective tissue of the alveolar bone surrounds and eliminates the artificial material, so the sway gradually increases and becomes artificial. The function as a tooth root was lost.

1952年スウェーデンのペル・イングヴァール・ブローネマルクが、チタンと骨が完全に結合する事を偶然発見し、その後、チタンがある一定の条件で骨に埋入された場合、チタンに対する骨の拒否反応は全くといってよいほど起こらず、そればかりかチタンの表面を覆う酸素の膜を通して強い結合が生まれることを明らかにした。そして1965年、初めて人工歯根としての臨床応用をスタートした。以来、口腔インプラント治療は飛躍的な進歩を遂げることとなった。結合組織を介在することなくチタンと骨が直接結合する骨結合方式は、骨を表すラテン語のオス(os)と結合を表す英語のインテグレーション(integration)が組み合わされ、オッセオインテグレーション(osseointegration)と呼ばれている。   In 1952, Sweden's Per Ingvar Brönemark accidentally discovered that titanium and bone were completely combined, and when titanium was implanted in the bone under certain conditions, bone rejection to titanium Did not occur at all, and it was revealed that a strong bond was born through the oxygen film covering the titanium surface. In 1965, the first clinical application as an artificial tooth root was started. Since then, oral implant treatment has made tremendous progress. The bone connection method, in which titanium and bone are directly connected without intervening connective tissue, is called osseointegration, which is a combination of Latin male (os) for bone and English integration for bone. It is.

オッセオインテグレーションは、骨と金属が直接結合する現象であり、チタン表面の酸化膜と骨との接触面に働く力が生体の分子を酸化膜へと結合させ、骨性癒着を生じさせる。したがって、インプラントの成功は、いかにオッセオインテグレーションを獲得するかが重要となっている。   Osseointegration is a phenomenon in which bone and metal are directly bonded, and the force acting on the contact surface between the oxide film on the titanium surface and the bone bonds biological molecules to the oxide film to cause bone adhesion. Therefore, the success of implants is important in how to obtain osseointegration.

無機物質である骨や歯は、ハイドロキシアバタイトを主成分としており、オッセオインテグレーションの成長を促すために、フィクスチャー表面にハイドロキシアバタイトをコーティングする方法が提案されている(例えば特許文献1等参照)。   Bone and teeth, which are inorganic substances, are mainly composed of hydroxyabatite. In order to promote the growth of osseointegration, a method of coating the surface of the fixture with hydroxyabatite has been proposed (for example, Patent Document 1). reference).

インプラントが体内に埋入された場合、異物の体内埋入に対して生体では埋入部周辺生体内のマクロファージ、および異物検知細胞により検知活動が開始されるが、ハイドロキシアパタイト、あるいはインプラントの基体を構成する金属材料表面にハイドロキシアパタイトがコーティングされていると、これらが骨の組織組成に近いため異物検知細胞は生体組織として判定し、細胞および骨の結合が早期に進行するからであるとされている。   When the implant is implanted in the body, the detection activity is started in the living body by macrophages and foreign substance detection cells in the living body in the living body against the foreign body's implantation, but it constitutes hydroxyapatite or the base of the implant It is said that when hydroxyapatite is coated on the surface of the metal material to be detected, these are close to the tissue composition of the bone, so the foreign substance detection cell is determined as a living tissue, and the cell-bone connection proceeds early. .

歯槽骨に埋入されているフィクスチャーの力学的安定性の面からの考察として、形状的な工夫もされている。この場合、過度の圧力は骨の吸収となるが、「骨の力学的要請度に応じて骨の造り替えを行って強度を変えていく。」と言うWolffの法則を基本としている。過度の圧力を避け、いかに構造的に適度の圧力に分散させるかの形状的な検討はいくつかの例がある。   As a consideration from the viewpoint of the mechanical stability of the fixture embedded in the alveolar bone, a shape device is also devised. In this case, excessive pressure results in bone resorption, but is based on Wolff's law, which says, “The bone strength is changed by remodeling the bone according to the mechanical demand of the bone.” There are several examples of geometrical considerations on how to avoid excessive pressure and how to disperse structurally to moderate pressure.

フィクスチャーのルート部(根幹部)が基本的に円筒形状である場合、この形状は、適合されたインプラントの手術後の所望される主たる安定性を得られず、数年もすれば、緩くなってくる。これは、骨性癒着した部分に過度な力が加わり、骨の吸収を生ずるからであり、このため、ストレートな円筒形状は最も相応しい形状とはなっていないとして、ルート部が、主として放物線形状の外側輪郭(外形)を有する形状が提案されている(例えば、特許文献2等参照)。   If the root part of the fixture is basically cylindrical, this shape will not achieve the desired main stability after surgery of the fitted implant and will loosen in years. Come. This is because an excessive force is applied to the bone-bonded portion, resulting in bone resorption. For this reason, it is assumed that the straight cylindrical shape is not the most suitable shape. A shape having an outer contour (outer shape) has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

また、咀嚼機能は最大荷重がインプラントに垂直に加わるとして、インプラント底面部を水平とした形状の提案もある(例えば特許文献3等参照)。   In addition, the masticatory function is proposed with a shape in which the bottom surface of the implant is horizontal, assuming that the maximum load is applied vertically to the implant (see, for example, Patent Document 3).

自然の歯は帯結合の植立によって顎骨と結合している歯根膜を有し、咀嚼に対応する微小な可動性の機能を持っている。骨性癒着の歯は、この微小可動性機能がなく、繰り返しの加圧により必ず破損するため、人工歯根の植立後、本来の歯周靭帯のような線維組織が生成するような形状の人工歯根の提案も試みられている。ここで提案された人工歯根は、一端に歯冠部、反対端に根尖を有する円柱状であって、軸方向に沿って側面部に膨出部と陥凹部が交互に形成されることを特徴としている(例えば特許文献4等参照)。   Natural teeth have periodontal ligaments that are connected to the jawbone by band-bonded planting, and have a minute mobility function corresponding to mastication. Teeth with bone adhesion do not have this micro-mobility function and are always damaged by repeated pressurization. Therefore, artificial teeth with a shape that creates a fibrous tissue such as the original periodontal ligament after the artificial root is set up Proposals for tooth roots have also been attempted. The proposed artificial tooth root is a cylindrical shape having a crown at one end and a root apex at the opposite end, and bulges and depressions are alternately formed on the side surface along the axial direction. It is a feature (see, for example, Patent Document 4).

また、人工歯根を、外筒と内部歯根の二重構造として、外筒と内部歯根を樹脂接着剤によって固着して、本来の歯周靭帯の機能をこの樹脂接着剤を緩衝材として代行させる方法の提案もある(例えば特許文献5等参照)。   In addition, the artificial tooth root has a double structure of an outer cylinder and an inner tooth root, and the outer cylinder and the inner tooth root are fixed with a resin adhesive, and the function of the original periodontal ligament is substituted with the resin adhesive as a cushioning material. There is also a proposal (see, for example, Patent Document 5).

この様に、従来からインプラントに於いては様々な取り組みがされているが、フィクスチャーと歯槽骨の結合性については、オッセオインテグレーションを利用して如何に強固に結合するかに焦点が当てられているのが現状である。
In this way, various efforts have been made for implants in the past, but with regard to the connectivity between the fixture and the alveolar bone, the focus is on how tightly they are connected using osseointegration. This is the current situation.

特開2006−314760号文献Japanese Patent Laid-Open No. 2006-314760 特表2003−513684号文献Special table 2003-513684 literature 特開2006−269558号文献Japanese Patent Laid-Open No. 2006-269558 特開平6−154246号文献Japanese Patent Laid-Open No. 6-154246 特開平7−213540号文献Japanese Patent Laid-Open No. 7-213540

オッセオインテグレーションを原理としたオッセオインテグレーティドインプラントは、歯の欠損から生ずる口腔機能を回復するための補綴治療である。歯槽骨にインプラントを埋入し、骨と直接結合する方式であり、オッセオインテグレーションの成立と維持が長期的な成功に必須である。このオッセオインテグレーションの成立には、インプラントの材料、形状、表面性状のインプラントに起因する要素と、骨の状態や荷重状態が重要な要素となる。   Osseointegrated implants based on osseointegration are prosthetic treatments that restore oral function resulting from dental defects. It is a system in which an implant is placed in the alveolar bone and directly connected to the bone, and the establishment and maintenance of osseointegration is essential for long-term success. For the establishment of this osseointegration, the factors resulting from the implant material, shape, and surface texture, as well as the bone state and load state, are important factors.

荷重状態は、成立したオッセオインテグレーションが長期に維持されるためには最も重要な要素と考えられている。荷重状態が不適切でインプラント周囲の歯槽骨に過度に荷重が集中する部分があると、その結果、骨の微小損傷により骨吸収が生じてオッセオインテグレーションが喪失するからである。   The load state is considered to be the most important factor for maintaining the established osseointegration for a long time. This is because if the load state is inappropriate and there is a portion where the load is excessively concentrated on the alveolar bone around the implant, bone resorption occurs due to bone micro-damage and osseointegration is lost.

「骨の力学的要請度に応じて骨の造り替えを行って強度を変えていく。」と言うWolffの法則を基本としている歯は、その咀嚼機能や歯軋りなど、必然的にさまざまな方向からの荷重が加わると考えられ、食物を噛むという機能からすれば、荷重のコントロールはできず、インプラントを行った場合は、その物理的、形状的な効果により、荷重を集中させないで分散させる形状を中心に考えられてきた。   Teeth that are based on Wolff's law, which says, “We will remodel bones according to the degree of mechanical demand for bones and change their strength.” Because of the function of chewing food, it is not possible to control the load, and when implanting, due to its physical and shape effect, the shape that disperses without concentrating the load can be formed It has been considered at the center.

フィクスチャーの表面性状についても、歯槽骨と強固に結合させるためにオッセオインテグレーションを効率的に行うことを目的とした側面から考えられてきた。   The surface properties of fixtures have also been considered from the viewpoint of efficient osseointegration in order to firmly bond with the alveolar bone.

このため、フィクスチャーの表面性状がインプラントの長期的な安定性、あるいは安全性についてどのようにすべきかについては、従来からほとんど報告された例が無いのが実情である。   For this reason, there has been almost no report on how the surface texture of the fixture should be related to the long-term stability or safety of the implant.

本発明は、オッセオインテグレーティッドインプラントのフィクスチャーに係り、歯槽骨との固定を堅固にすると共に、インプラントを長期的に安定でかつ安全に維持するためのフィクスチャー表面性状を提供することを目的としている。
The present invention relates to a fixture of an osseointegrated implant, and aims to provide a fixture surface property for maintaining the implant stably and safely for a long period of time while firmly fixing to the alveolar bone. It is said.

本発明は、歯科用のインプラントにおいて、歯槽骨に埋入されるフィクスチャーは、表面性状が異なる領域を備えていることを特徴とする。フィックスチャーの表面性状は、根尖部側と頸部側に分離した異なる表面性状領域を有し、表面性状に依存してオッセオインテグレーションが促進される歯槽骨との結合状態が異なることを特徴とする。   The present invention is characterized in that, in a dental implant, a fixture embedded in an alveolar bone includes regions having different surface properties. The surface texture of the fixture has different surface texture regions separated on the apical and cervical sides, and the bonding state with the alveolar bone that promotes osseointegration depends on the surface texture. And

フィクスチャーの頸部側は表面に微細な凹凸を有するチタン又はチタン合金であり、根尖部側はハイドロキシアパタイトであることを特徴とする。頸部側の表面はアルカリ処理してもよい。   The neck side of the fixture is titanium or a titanium alloy having fine irregularities on the surface, and the apex side is hydroxyapatite. The neck side surface may be treated with alkali.

また、フィクスチャーの頸部側は表面に微細な凹凸を有するチタン又はチタン合金であり、根尖部側の表面をアルカリ処理してもよい。   Moreover, the neck side of the fixture is titanium or a titanium alloy having fine irregularities on the surface, and the surface on the apex side may be subjected to alkali treatment.

本発明による歯科用インプラントのフィクスチャーは、フィクスチャー全体を表面に微細な凹凸を有するチタン又はチタン合金として製造し、根尖部側にハイドロキシアパタイトをコーティングすること、又はアルカリ処理することで製造可能である。根尖部側にハイドロキシアパタイトをコーティングする場合は、骨との摩擦で剥がれる可能性もあることから、根尖部側の先端部は、ハイドロキシアパタイトのコーティングを避けるようにしてもよい。
The dental implant fixture according to the present invention can be manufactured by manufacturing the entire fixture as titanium or a titanium alloy having fine irregularities on the surface and coating the apical side with hydroxyapatite, or by alkali treatment. It is. When hydroxyapatite is coated on the apical portion side, it may be peeled off due to friction with bone. Therefore, the apex portion on the apical portion side may be prevented from being coated with hydroxyapatite.

本発明による歯科用インプラントのフィクスチャーにより、初期固定が十分にでき、咬合による荷重を分散させて骨の吸収を防ぐと共に、オッセオインテグレーションを促進して、長期に渡って安定なインプラントを行なうことができる効果を有する。   The dental implant fixture according to the present invention provides sufficient initial fixation, disperses the load due to occlusion, prevents bone resorption, promotes osseointegration, and provides a stable implant over a long period of time. Has the effect of

また、フィクスチャー全体を表面に微細な凹凸を有するチタン又はチタン合金として製造し、根尖部側にハイドロキシアパタイトをコーティングして製造可能であるため、従来市販されている歯科用インプラントを利用して、簡単に実現できる。
Moreover, since the entire fixture can be manufactured as titanium or titanium alloy having fine irregularities on the surface and coated with hydroxyapatite on the apex side, it is possible to use dental implants that are commercially available in the past. Can be realized easily.

本発明によるインプラントのフィクスチャー表面性状を示す図。The figure which shows the fixture surface property of the implant by this invention. 本発明による他のインプラントのフィクスチャー表面性状を示す図The figure which shows the fixture surface property of the other implant by this invention 歯の構造を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the structure of a tooth | gear. インプラントを埋入した状態を説明する図。The figure explaining the state which implanted the implant. 有限要素用による解析モデルを示す図。The figure which shows the analysis model for finite elements. 有限要素法を演算する場合の拘束条件を説明する図。The figure explaining the constraint conditions in the case of calculating a finite element method. 有限要素法を演算する場合の荷重条件を説明する図。The figure explaining the load conditions in the case of calculating a finite element method. 有限要素法による歯槽骨へのミーゼス応力解析結果を示す図。The figure which shows the Mises stress analysis result to the alveolar bone by a finite element method. 歯槽骨へのミーゼス応力が10GPa以上となる部分を骨吸収部位として取り出した図。The figure which took out the part from which Mises stress to an alveolar bone becomes 10 GPa or more as a bone resorption site. 解析回数と骨吸収部位の変化を示す図。The figure which shows the change of the frequency | count of analysis, and a bone resorption site | part. Wolffの法則を適用した場合の解析回数と骨吸収部位の変化を示す図。The figure which shows the frequency | count of an analysis at the time of applying Wolff's law, and the change of a bone resorption site | part. 歯槽骨とフィックスチャーの結合状態を説明するモデル図。The model figure explaining the combined state of an alveolar bone and a fixture.

インプラントは代用歯として使用されるが、咀嚼による咬合作用により、上鵜構造からアバットメントを介してフィクスチャーに咬合力が加えられることになる。フィクスチャーは歯槽骨に埋入されているため、上鵜構造に加えられた荷重は、フィクスチャーから歯槽骨に伝わり、歯槽骨に応力が発現する。この応力が適当な値である場合は、Wolffの法則により歯槽骨の再生、強化が行われるが、過剰な咬合力を加えた場合は、骨の破壊や吸収を引き起こし、ついには破綻する。   Although the implant is used as a substitute tooth, an occlusal force is applied to the fixture from the upper heel structure via the abutment by the occlusal action by mastication. Since the fixture is embedded in the alveolar bone, the load applied to the upper jaw structure is transmitted from the fixture to the alveolar bone, and stress is generated in the alveolar bone. When this stress is an appropriate value, the alveolar bone is regenerated and strengthened according to Wolff's law, but when an excessive occlusal force is applied, it causes bone destruction and resorption, and eventually fails.

このため、本発明では、従来から検討されているマクロ的な視点からのフィクスチャー形状に対して、ミクロ的な視点からの歯槽骨破綻防止に有効な表面性状に着目してなされたものである。   For this reason, in the present invention, the fixture shape from a macroscopic viewpoint that has been studied conventionally has been made by focusing on the surface properties effective in preventing alveolar bone collapse from a microscopic viewpoint. .

図1は、本発明によるフィクスチャーの表面性状を示している。図1において、フィクスチャー部10は、カラー部20とフィクスチャー18を示し、カラー部20ではオッセオインテグレーションは発現しない。フィクスチャー18には、埋入を補助するガイド突起22が設けられている。歯槽骨へは、根尖部24から頸部26まで埋め込まれる。図1でのフィクスチャー形状は一例であり、この他にどの様な形状のフィクスチャーであってもよい。   FIG. 1 shows the surface properties of a fixture according to the present invention. In FIG. 1, the fixture unit 10 shows a color unit 20 and a fixture 18, and no osseointegration is developed in the color unit 20. The fixture 18 is provided with a guide protrusion 22 that assists in embedding. The alveolar bone is implanted from the apex 24 to the neck 26. The fixture shape in FIG. 1 is an example, and any other fixture shape may be used.

フィクスチャー部10の表面性状は、歯槽骨とのオッセインテグレーションによる結合機能により、オッセオインテグレーションが発現しない研磨部12と、オッセオインテグレーションが部分的に発現する金属表面部14と、オッセオインテグレーションが略全領域で発現するHA部16とからなっている。金属表面部14は、チタン又はチタン合金であり、表面が微小な凹凸状態となっている。また、HA部16はハイドロキシアパタイトであり、ハイドロキシアパタイトは、チタン又はチタン合金のフィクスチャーにコーティングにより被膜することができる。   The surface properties of the fixture part 10 include a polishing part 12 where osseointegration does not occur, a metal surface part 14 where osseointegration partially appears, and osseointegration due to the function of osseointegration with the alveolar bone. Is composed of an HA portion 16 that is expressed in substantially the entire region. The metal surface part 14 is titanium or a titanium alloy, and the surface is in a minute uneven state. The HA portion 16 is hydroxyapatite, and the hydroxyapatite can be coated on a titanium or titanium alloy fixture by coating.

図2は、図1で説明した本発明によるフィクスチャーの表面性状に対して、根尖部の先端はコーティングによる被膜をしない表面性状とし、金属表面は、金属表面部14−1と金属表面部14−2の2か所設けている。ハイドロキシアパタイトのコーティングは、プラズマ溶射や半導体技術を応用した薄膜コーティングで行われるが、根尖部の先端はインプラントの埋入時に、骨との摩擦力が特に大きく、この摩擦抵抗によりコーティング膜が剥がれる可能性もあるからである。この場合においても本発明の効果が得られる。   FIG. 2 shows the surface property of the fixture according to the present invention described in FIG. 1, and the tip of the apex portion has a surface property that is not coated with a coating, and the metal surface includes the metal surface portion 14-1 and the metal surface portion. 14-2 are provided. Hydroxyapatite coating is performed by thin film coating using plasma spraying or semiconductor technology, but the tip of the apex has a particularly high frictional force with the bone when the implant is placed, and the coating film peels off due to this frictional resistance. This is also possible. Even in this case, the effect of the present invention can be obtained.

この様に、本発明によるフィクスチャー表面性状は、オッセオインテグレーションが部分的に発現する領域とオッセオインテグレーションが略全領域で発現する領域を有していることを特徴としている。   Thus, the fixture surface property according to the present invention is characterized by having a region where osseointegration is partially expressed and a region where osseointegration is expressed in substantially the entire region.

以下、本発明のフィクスチャー表面性状がインプラント治療に効果的である理由について述べる。   Hereinafter, the reason why the fixture surface property of the present invention is effective for implant treatment will be described.

図3は、歯の構造30を示す断面である。図3において、歯そのものは、表面に出ている部分である歯冠と歯茎に隠れている部分である歯根に分かれているが、その構造は、エナメル質32、象牙質36、歯髄38とセメント質34からなっている。歯茎は、歯肉40、付着歯肉42、歯槽骨44と歯根膜46からなっている。   FIG. 3 is a cross section showing the tooth structure 30. In FIG. 3, the tooth itself is divided into a crown that is a surface portion and a tooth root that is a portion hidden in the gums, and the structure is enamel 32, dentin 36, pulp 38 and cement. It consists of quality 34. The gums are composed of gingiva 40, attached gingiva 42, alveolar bone 44 and periodontal ligament 46.

歯の一番外側の部分はエナメル質32で、歯冠の表面部分はほとんどエナメル質である。エナメル質は硬いリン酸カルシウムというもので作られている。エナメル質は2〜3ミリ程度の厚みがあり、歯の表面に行くほど硬く、中に行くほど軟らかい構造になっている。セメント質34は、歯のエナメル質32の内側にあり、歯が表面に出ている部分ではエナメル質32の内側、歯茎の中に入っている部分では一番外側にある。セメント質34の内側にある象牙質36を保護する役割も担っている。歯髄38は、血管と神経が通っており、根管48で血管や神経に繋がっている。   The outermost part of the tooth is enamel 32, and the surface part of the crown is almost enamel. Enamel is made of hard calcium phosphate. The enamel has a thickness of about 2 to 3 mm and has a structure that is harder toward the tooth surface and softer toward the inside. The cementum 34 is inside the tooth enamel 32. The cementum 34 is inside the enamel 32 where the teeth protrude from the surface and the outermost part where the teeth are in the gums. It also serves to protect the dentin 36 inside the cementum 34. The dental pulp 38 is in communication with blood vessels and nerves, and is connected to blood vessels and nerves with a root canal 48.

歯は歯茎によって口の中に固定されており、歯周には歯槽骨44があり、歯槽突起とも言われ、頭蓋骨に歯をはめ込むはめ込み口の役割を果たしている。歯根膜46は歯と歯槽骨44を結合させているものであり、神経や毛細血管なども含まれている。歯肉40と付着歯肉42は、歯と歯槽骨44をつないでいる部分を保護している組織であり、神経や血管が通っている歯根膜48を保護している。   Teeth are fixed in the mouth by gums, and there are alveolar bones 44 around the periodontium, which are also called alveolar processes, and play the role of a mouth for fitting the teeth into the skull. The periodontal ligament 46 connects the teeth and the alveolar bone 44 and includes nerves and capillaries. The gingiva 40 and the attached gingiva 42 are tissues that protect the portion connecting the tooth and the alveolar bone 44, and protect the periodontal membrane 48 through which nerves and blood vessels pass.

図4は、インプラントを埋入した状態を示す図である。インプラント50は、歯の外形となる歯冠52と歯槽骨44に埋め込まれるフィクスチャー18、及び、歯冠52とフィックスチャー18を結合するアバットメント54から構成されている。アバットメント54は、フィクスチャー18にネジ込む構造としているのが一般的であり、歯冠52は、アバットメント54に接着剤で接着されている。   FIG. 4 is a diagram showing a state in which an implant is implanted. The implant 50 includes a crown 52 serving as a tooth profile, a fixture 18 embedded in the alveolar bone 44, and an abutment 54 that couples the crown 52 and the fixture 18. The abutment 54 is generally structured to be screwed into the fixture 18, and the crown 52 is bonded to the abutment 54 with an adhesive.

インプラント50は、歯槽骨44に開けられた空洞にガイド突起を利用してねじ込まれ、フィクスチャー18と歯槽骨44が接触した状態で埋入されている。インプラント表面は、オッセオインテグレーションの発現による生体との結合が可能なチタンやチタン合金であり、オッセオインテグレーションを促進するために、表面に微細な凹凸が形成されている。最近では、ハイドロキシアパタイトも用いられており、ハイドロキシアパタイトでは、全表面領域に渡ってオッセオインテグレーションが発現し、より強固なインプラントの固定が可能となっている。   The implant 50 is screwed into a cavity opened in the alveolar bone 44 using a guide protrusion, and is implanted in a state where the fixture 18 and the alveolar bone 44 are in contact with each other. The implant surface is titanium or a titanium alloy that can be combined with a living body due to the appearance of osseointegration, and fine irregularities are formed on the surface in order to promote osseointegration. Recently, hydroxyapatite has also been used. In hydroxyapatite, osseointegration is developed over the entire surface area, and it is possible to fix the implant more firmly.

図4で示したインプラント50の埋入状態から明らかなように、図3に示した実際の歯の構造と異なるのは、歯髄38が無いのは勿論のこと、歯根膜46が無いことである。歯根膜46は歯周靭帯とも呼ばれる線維性結合組織で,歯槽骨44とセメント質34の間に介在し,歯を顎骨内に固定するとともに,自身は石灰化することなく咬合力や外力に代表されるメカニカルストレスが顎骨に直接加わらないように緩衝する役割も果たしている。   As apparent from the implantation state of the implant 50 shown in FIG. 4, the actual tooth structure shown in FIG. 3 is different from the fact that there is no pulp 38 and no periodontal membrane 46. . The periodontal ligament 46 is a fibrous connective tissue also called periodontal ligament. It is interposed between the alveolar bone 44 and the cementum 34 to fix the teeth in the jawbone and is representative of occlusal and external forces without calcification. It also plays a role in buffering so that mechanical stress is not directly applied to the jawbone.

そして、コラーゲン線維を代表とする線維成分と細胞成分のほか,血管,神経も存在しており,種々の外的刺激を感受する(痛覚,圧覚)感覚装置としての役割,歯周組織の恒常性維持の役割も担っているが、実際にインプラントを埋入して使用している人の感覚では、全く天然歯と変わらないと感じている人がほとんどであり、現在ではインプラント50に歯根膜44がないことを問題視することは少なくなっている。   In addition to the fiber and cell components typified by collagen fibers, there are also blood vessels and nerves, which serve as a sensory device that senses various external stimuli (pain and pressure sense), periodontal tissue homeostasis. Although it also plays a role of maintenance, most people feel that it is completely different from natural teeth in terms of the feeling of the person who actually uses the implant, and now the periodontal ligament 44 is attached to the implant 50. There is less to be regarded as a problem.

このため、インプラントは咀嚼による咬合作用により、上鵜構造からアバットメントを介してフィクスチャーに伝わる咬合力であるメカニカルストレスが主要課題とされている。   For this reason, mechanical stress, which is an occlusal force transmitted from the upper collar structure to the fixture via the abutment due to the occlusal action by mastication, is regarded as a main issue.

次に、メカニカルストレスに対して埋入されたインプラントから歯槽骨にかかる応力を有限要素法により解析し、歯槽骨の破綻について考察する。   Next, we analyze the stress applied to the alveolar bone from the implant placed against the mechanical stress by the finite element method and consider the failure of the alveolar bone.

図5は、インプラント50による歯槽骨44への応力解析を行うための有限要素法による解析モデル60を示している。ここでは、インプラントの歯槽骨44に埋入される部分であるフィクスチャー形状と応力との関係を明らかにすることを目的としており、フィクスチャーにアバットメントを加えたインプラントモデルとしている。また、フィクスチャーと歯槽骨は完全に接合されているものとした。図1において、歯槽骨44におけるメッシュは、インプラントの近辺の応力を詳細に解析するために、他の部位よりも要素分割を細かくしたメッシュとした。また、X軸、Y軸、Z軸は図5に示した。   FIG. 5 shows an analysis model 60 by the finite element method for performing stress analysis on the alveolar bone 44 by the implant 50. Here, the purpose is to clarify the relationship between the shape of the fixture that is the portion of the implant embedded in the alveolar bone 44 and the stress, and the implant model is obtained by adding an abutment to the fixture. The fixture and alveolar bone were assumed to be completely joined. In FIG. 1, the mesh in the alveolar bone 44 is a mesh with finer element division than other parts in order to analyze the stress in the vicinity of the implant in detail. The X axis, Y axis, and Z axis are shown in FIG.

解析モデル60は、解析の計算時間を短縮させるため、中心から切断した1/2を対象としている。さらに、解析を容易にするために、フィクスチャー形状は、根尖部を半円形状とした円筒型としてモデル化した。   The analysis model 60 targets 1/2 cut from the center in order to shorten the calculation time of analysis. Furthermore, in order to facilitate the analysis, the fixture shape was modeled as a cylindrical shape with a semicircular shape at the apex.

図6は、有限要素法での解析を行うための拘束条件である。拘束条件は、歯槽骨44の遠心面を全拘束、近心面を対象型拘束としている。   FIG. 6 shows constraint conditions for performing analysis by the finite element method. The constraint condition is that the distal surface of the alveolar bone 44 is the total constraint and the mesial surface is the target constraint.

図7は、有限要素法での解析を行うための荷重条件である。荷重条件は、鉛直下方45度へ総荷重100Nをアバット上面へ等分布荷重とした。これにより、水平方向及び垂直方向への荷重成分は、70.9Nとなる。   FIG. 7 shows load conditions for performing analysis by the finite element method. The load conditions were a total load of 100 N vertically below 45 degrees and an evenly distributed load on the upper surface of the abutment. Thereby, the load component in the horizontal direction and the vertical direction becomes 70.9N.

インプラント50の物性値は、フィクスチャー材料であるチタンとして、ヤング率Eを116、ポアソン比を0.3とした。歯槽骨44の物性値は、Micshの骨質分類のD3から、ヤング率Eを0.203、ポアソン比を0.4とした。   The physical properties of the implant 50 were set to 116 as a Young's modulus E and 0.3 as a Poisson's ratio as titanium which is a fixture material. The physical property value of the alveolar bone 44 was determined by setting the Young's modulus E to 0.203 and the Poisson's ratio to 0.4 based on the bone quality classification D3 of Mish.

図8は、有限要素法により上記条件で解析した結果であり、歯槽骨にかかるミーゼス応力を示している。主に、フィクスチャー頸部周辺縁部と根尖部周辺に集中し、最大14.22GPaであり、最小は歯槽骨底部の0.073GPaであった。   FIG. 8 shows the result of analysis under the above conditions by the finite element method and shows the Mises stress on the alveolar bone. Mainly around the periphery of the fixture neck and around the apex, the maximum was 14.22 GPa, and the minimum was 0.073 GPa of the alveolar bone bottom.

歯槽骨の破綻、即ち骨吸収は、生理的に許容できる範囲内であれば起こらないが、生理的に許容できる範囲を少しでも超えた場合は、骨吸収が起きることは認識されている。この歯槽骨が生理的に許容できる範囲は一般的に認められた値は存在しないが、臨床経験上、10GPa程度が現実的に無理のない妥当な値であると考えられる。   Alveolar bone collapse, i.e., bone resorption, does not occur within a physiologically acceptable range, but it is recognized that bone resorption occurs when the physiologically acceptable range is exceeded. Although there is no generally accepted value for the physiologically acceptable range of the alveolar bone, it is considered that a reasonable value of about 10 GPa is practically reasonable based on clinical experience.

従って、図9に示すように、歯槽骨へのミーゼス応力66が10GPaを超えた部位を骨吸収が起きた骨吸収部位68として、この要素部分を取り除いて繰り返し解析を行った。実際の解析は、1回目の解析結果でミーゼス応力が10GPaを超えた要素を抽出して、抽出した歯槽骨要素のヤング率Eを0.203から0.00001として、他の条件を変えずに2回目の解析を行い、同様な方法で繰り返し解析を行った。   Therefore, as shown in FIG. 9, the site where the Mises stress 66 on the alveolar bone exceeded 10 GPa was designated as the bone resorption site 68 where bone resorption occurred, and this element portion was removed, and the analysis was repeated. In the actual analysis, an element whose Mises stress exceeds 10 GPa is extracted from the first analysis result, and the Young's modulus E of the extracted alveolar bone element is changed from 0.203 to 0.00001 without changing other conditions. A second analysis was performed and repeated analysis was performed in the same manner.

図10は、繰り返し解析を行った結果を示している。図10では、ミーゼス応力が10GPaを超えた骨吸収要素数を解析回数に応じて表示している。ミーゼス応力が10GPaを超えた骨吸収要素、解析回数が多くなるに従い、フィクスチャー頸部周辺縁部と根尖部周辺部を中心に増加し、7回目では骨吸収部位は完全に繋がり、インプラントが破綻してしまうという結果となった。   FIG. 10 shows the results of repeated analysis. In FIG. 10, the number of bone resorption elements whose Mises stress exceeds 10 GPa is displayed according to the number of analyses. Bone resorption elements with Mises stress exceeding 10 GPa, the number of analyzes increases as the number of analysis increases around the periphery of the neck of the fixture and the periphery of the apex, and at the seventh time, the bone resorption site is completely connected, The result was that it would fail.

現実には、埋入したインプラントが100%必ず失敗するという現象は起きておらず、「骨の力学的要請度に応じて骨の造り替えを行って強度を変えていく。」と言うWolffの法則を適用する必要があると考えられる。Wolffの法則を適用する場合において、解析的には、前述の解析手法と同様に、まず1回目の解析結果から、歯槽骨44においてミーゼス応力が10GPaを超えた要素を抽出した。これらの抽出した要素の物性値のヤング率Eを、0.203から、10%に脆弱化した値である0.0203とし、他の条件を変えずに2回目の解析を行った。   In reality, the phenomenon that the implanted implants fail 100% has never happened, and Wolff says, “We will change the strength by remodeling the bone according to the mechanical demand of the bone.” It is considered necessary to apply the law. In the case of applying Wolff's law, analytically, the element in which the Mises stress exceeded 10 GPa in the alveolar bone 44 was first extracted from the first analysis result as in the above-described analysis method. The Young's modulus E of the physical property values of these extracted elements was changed from 0.203 to 0.0203, which was weakened to 10%, and the second analysis was performed without changing other conditions.

さらに2回目の解析結果から、ミーゼス応力が10GPaを超える要素のヤング率Eを0.203から、20%に脆弱化した値である0.0406とし、他の条件を変えずに3回目の解析を行った。3回目の解析ではミーゼス応力が10GPaを超える要素のヤング率Eを0.203から、30%に脆弱化した値である0.0609とし、他の条件を変えずに4回目の解析を行い、同様な手法で、8回目まで解析を行った。   Furthermore, from the analysis result of the second time, the Young's modulus E of the element whose Mises stress exceeds 10 GPa is changed from 0.203 to 0.0406 which is weakened to 20%, and the third analysis without changing other conditions. Went. In the third analysis, the Young's modulus E of the element whose Mises stress exceeds 10 GPa is set to 0.0609 which is a value weakened from 0.203 to 30%, and the fourth analysis is performed without changing other conditions. The analysis was performed up to the eighth time in the same manner.

図11は、Wolffの法則を適用した場合の解析回数と骨吸収部位72を示した解析結果である。解析回数に対して使用したヤング率Eも示している。この解析結果から、フィクスチャー頸部の周囲辺縁部と根尖部の周辺縁部に発生した骨吸収部は、解析操作を重ねるに従い減少し、8回目の操作で骨吸収部はゼロとなり、インプラントは破綻することなく骨吸収部は収束し、安定化する結果となった。歯槽骨周辺の応力集中は、次第に深部に移動し分散した。   FIG. 11 is an analysis result showing the number of times of analysis and the bone resorption site 72 when Wolff's law is applied. The Young's modulus E used for the number of analyzes is also shown. From this analysis result, the bone resorption part that occurred in the peripheral edge part of the neck of the fixture and the peripheral edge part of the apex part decreases as the analysis operation is repeated, and the bone resorption part becomes zero by the eighth operation, The bone resorbed part converged and stabilized without the implant failing. The stress concentration around the alveolar bone gradually moved deeper and dispersed.

この結果より、歯槽骨の物性値が一様だと、荷重に対する歯槽骨の応力は必ずフィクスチャー頸部に接する周囲辺縁部と根尖部周辺に応力集中が発生し、この応力を回避するために、生体は応力集中部位の骨質を脆弱化する適応反応が起こる。これにより、フィクスチャーに接する部分を歯槽骨本来の物性値よりも脆弱化し、その周辺部に応力集中を回避して分散させている。   From this result, if the physical properties of the alveolar bone are uniform, the stress of the alveolar bone with respect to the load will always be concentrated around the peripheral edge and apex that contact the neck of the fixture, avoiding this stress Therefore, the living body undergoes an adaptive reaction that weakens the bone quality at the stress concentration site. As a result, the portion in contact with the fixture is made weaker than the original physical property value of the alveolar bone, and is dispersed in the peripheral portion while avoiding stress concentration.

以上、インプラントのフィクスチャーと歯槽骨が完全に結合しているとの条件で、マクロ的な観点から応力集中と歯槽骨の脆弱化によりインプラントの破綻が防止できていることを考察したが、ミクロな観点から表面性状との関係を述べる。表面性状は、オッセオインテグレーションが不完全であり、部分的な隙間がフィクスチャーと歯槽骨との間に存在している場合についてである。   As described above, we considered that the failure of the implant could be prevented by the stress concentration and the weakening of the alveolar bone from a macro viewpoint under the condition that the fixture of the implant and the alveolar bone were completely combined. From the viewpoint of surface properties. The surface texture is when osseointegration is incomplete and a partial gap exists between the fixture and the alveolar bone.

図12は、表面性状との関係を考察するために、ミクロな観点からのフィクスチャーと歯槽骨との結合関係をモデル化した図である。図12(A)は、フィクスチャー18と歯槽骨44が完全に結合している場合の完全結合モデル、図12(B)は、フィクスチャー18と歯槽骨44が不完全な状態で部分的に結合している場合の部分結合モデルである。   FIG. 12 is a diagram modeling the connection relationship between the fixture and the alveolar bone from a microscopic viewpoint in order to consider the relationship with the surface texture. FIG. 12A shows a complete connection model when the fixture 18 and the alveolar bone 44 are completely connected, and FIG. 12B shows a state where the fixture 18 and the alveolar bone 44 are partially incomplete. This is a partial coupling model when coupled.

荷重はフィクスチャー18を介して歯槽骨44に加えられる。完全結合モデルの場合は、フィクスチャー18での咬合力に対して図12の下方に荷重が加わり、歯槽骨44では応力として逆方向に力が作用する。荷重は、フィクスチャー18と歯槽骨44が完全結合状態であり、歯槽骨44の表面全体に加わり、応力も歯槽骨44全体に発生する。フィクスチャー18からの左右方向の荷重に対しても、歯槽骨44の表面全全体に加わり、歯槽骨44では応力として逆方向に力が作用する。   The load is applied to the alveolar bone 44 via the fixture 18. In the case of a fully coupled model, a load is applied to the lower side of FIG. 12 with respect to the occlusal force at the fixture 18, and a force acts in the opposite direction as stress at the alveolar bone 44. The load is in a completely coupled state between the fixture 18 and the alveolar bone 44, and is applied to the entire surface of the alveolar bone 44, and stress is also generated in the entire alveolar bone 44. A lateral load from the fixture 18 is also applied to the entire surface of the alveolar bone 44, and a force acts on the alveolar bone 44 in the opposite direction as stress.

一方、部分結合モデルでは、図12における下方への荷重は、部分的に結合している領域だけである。図11におけるフィクスチャー18の右方向への荷重は、結合部分に加わると同時に、歯槽骨44は完全な固体ではないため、結合部分が押されて結合していない隙間部分に一部の荷重がかかるものと考えられる。フィクスチャー18からの左方向への荷重は、結合部分に加わるが、隙間部分は結合していないため、応力は働かない。   On the other hand, in the partially coupled model, the downward load in FIG. 12 is only the region that is partially coupled. The load in the right direction of the fixture 18 in FIG. 11 is applied to the joint portion, and at the same time, the alveolar bone 44 is not completely solid, so a part of the load is applied to the gap portion where the joint portion is pushed and not joined. This is considered to be the case. A load in the left direction from the fixture 18 is applied to the joint portion, but since the gap portion is not joined, no stress acts.

この様な応力の発生状態では、結合部分に応力が集中するが、結合していない部分に存在する隙間により、フィクスチャーの変位は大きくなるが、マクロ的な応力は分散するものと考えられる。この部分結合モデルに、前述したWolffの法則を適用した場合の解析結果を適用して考えると、結合した部分に応力が集中して歯槽骨が脆弱化されることになり、フィクスチャーからの荷重を分散した応力に変換する歯槽膜の代用機能を果たすことでインプラントの破綻を防止することができると考えられる。   In such a state where stress is generated, stress is concentrated at the joint portion. However, the displacement of the fixture increases due to the gap existing in the portion that is not joined, but the macroscopic stress is considered to be dispersed. If the analysis result when applying the above-mentioned Wolff's law is applied to this partial coupling model, stress concentrates on the coupled part and the alveolar bone becomes weak, and the load from the fixture It is considered that the failure of the implant can be prevented by fulfilling the function of substituting the alveolar membrane for converting the stress into dispersed stress.

しかしながら、フィクスチャー全体が部分結合モデルの状態となると、歯槽膜の代用機能を果たすとしてもその結合力は弱く、フィクスチャーと歯槽骨との固定状態が不完全となり、返ってインプラントの安定性が弱くなり、予知性の低いインプラントとなる。従って、フィクスチャーにおいて、完全結合モデルとなる領域で十分な固定を行い、部分結合モデルとなる領域で応力の集中を分散させることでより予知性の高いインプラントとすることができる。   However, when the entire fixture is in the state of a partial bond model, even if it functions as a substitute for the alveolar membrane, the bonding force is weak, and the fixation between the fixture and the alveolar bone is incomplete, and the stability of the implant is returned. The implant becomes weaker and less predictable. Therefore, in the fixture, it is possible to obtain an implant with higher predictability by performing sufficient fixation in the region serving as the fully coupled model and dispersing the stress concentration in the region serving as the partially coupled model.

さらに考慮すべきは、フィクスチャー頸部の周囲辺縁部の応力集中を避けることが望ましいことである。フィクスチャーの埋入モデルでは、フィクスチャー頸部の周辺縁部に応力が集中するが、応力集中を深部、即ち根尖部側に移動させることで、応力集中を分散させ、辺縁部歯槽骨を守ることができる。応力集中の移動は、図12に示した完全結合モデルと部分結合モデルを組み合わせた境界部がその機能を果たす。完全結合モデル部は、応力が全体的に発生し、物性値がそのまま寄与するが、部分結合モデル部では、微小な部分での破綻及び微小な隙間の存在により歯槽骨の軟化を生じ、荷重に対して変位し易くなる。このために、部分結合モデルと完全結合モデルとの境界に応力が集中するためである。   A further consideration is that it is desirable to avoid stress concentrations around the periphery of the fixture neck. In the fixture insertion model, stress is concentrated on the peripheral edge of the neck of the fixture, but the stress concentration is dispersed by moving the stress concentration to the deep part, that is, the apical side, and the marginal alveolar bone Can be protected. The boundary of the combination of the fully coupled model and the partially coupled model shown in FIG. In the fully connected model part, the stress is generated as a whole, and the physical property value contributes as it is.However, in the partially connected model part, the alveolar bone softens due to the breakdown in the minute part and the existence of the minute gap, and the load On the other hand, it becomes easy to displace. This is because stress concentrates on the boundary between the partially coupled model and the fully coupled model.

以上の考察から、フィクスチャーの表面性状は、カラー部側であるフィクスチャー頸部側を部分結合モデルとなる表面性状とし、根尖部側を完全結合モデルとなる表面性状とすることが良いことが分かる。   From the above considerations, it is preferable that the fixture has a surface property that the collar side of the fixture is a surface property that is a partially coupled model, and that the apex side is a surface property that is a fully coupled model. I understand.

部分結合モデルとなるフィクスチャーの表面性状を実現するためには、チタン又はチタン合金の表面と歯槽骨のオッセオインテグレーション現象を利用できる。チタン又はチタン合金の表面と歯槽骨のオッセオインテグレーションは、骨とフィクスチャー間に微小な隙間が存在することは広く認識されているところであり、結合部の顕微鏡の写真でも確認されている。   In order to realize the surface property of the fixture serving as a partial bond model, the osseointegration phenomenon between the surface of titanium or titanium alloy and the alveolar bone can be used. The osseointegration between the surface of titanium or titanium alloy and the alveolar bone is widely recognized that there is a minute gap between the bone and the fixture, and has been confirmed by a micrograph of the joint.

チタン又はチタン合金の表面は、微細な凹凸を形成してもよいし、さらにアルカリ処理がされていてもよい。チタン又はチタン合金の表面に微細な凹凸を形成するためには、高濃度の塩酸、硫酸、リン酸、フッ酸、硝酸またはこれらの混合酸を使用して表面処理する。また、アルカリ処理は、フィクスチャーを水酸化ナトリウムのアルカリ液に浸潰した後加温処理する。これにより、フィクスチャー表面にチタン酸ナトリウムを含む薄層が形成され、アバタイト形成機能を有するようになる。   The surface of titanium or titanium alloy may form fine irregularities, and may be further subjected to alkali treatment. In order to form fine irregularities on the surface of titanium or a titanium alloy, surface treatment is performed using high-concentration hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, nitric acid, or a mixed acid thereof. In addition, the alkali treatment is performed by heating the fixture after immersing it in an alkali solution of sodium hydroxide. As a result, a thin layer containing sodium titanate is formed on the fixture surface and has an abatite forming function.

完全結合モデルのとなるフィクスチャーの表面性状を実現するためには、ハイドロキシアパタイトの表面とする。ハイドロキシアパタイトは積極的に骨と結合しようとする生体活性材料であり、リン酸カルシウムでできた歯や骨を構成する成分である。エナメル質の97%、象牙質の70%がハイドロキシアパタイトで構成されているといわれている。   In order to realize the surface properties of the fixture, which is a fully coupled model, the surface of the hydroxyapatite is used. Hydroxyapatite is a bioactive material that actively attempts to bind to bone and is a component of teeth and bones made of calcium phosphate. It is said that 97% of enamel and 70% of dentin are composed of hydroxyapatite.

ハイドロキシアパタイトと歯槽骨との結合は、バイオインテグレーションといわれ、歯槽骨との間にはカルシウムが沈着し生化学的に結合する。ハイドロキシアパタイトと歯槽骨はカルシウムブリッジによって直接結合している。ハイドロキシアパタイト表面のほぼ全領域での結合が促進され、チタンより骨生成速度が早く歯槽骨と直接結合する。   The bond between hydroxyapatite and alveolar bone is called biointegration, and calcium is deposited and biochemically bonded to the alveolar bone. Hydroxyapatite and alveolar bone are directly connected by a calcium bridge. Bonding in almost all areas of the hydroxyapatite surface is promoted, and the bone formation rate is faster than that of titanium and directly bonds to the alveolar bone.

これは、ハイドロキシアパタイト表面の結晶性リン酸カルシウムに歯槽骨の無機質成分がエピタキシャル成長し易く、リン酸カルシウムの溶解がおこり、局部的なカルシウムイオン濃度が高まるために、骨芽細胞を活性化させるコラーゲンの分泌が高まり、骨芽細胞を伝導するタンパク質が多量に吸着するためであると考えられている。骨性タンパクはリン酸カルシウムとの吸着性を向上させ、細胞が作り出した新生骨はハイドロアパタイトが主成分であるために、インプラント表面のハイドロアパタイトと結晶学的に連続性をなし、歯槽骨とインプラントが直接結合することになる。   This is because the mineral component of the alveolar bone is easily epitaxially grown on the crystalline calcium phosphate on the hydroxyapatite surface, the calcium phosphate dissolves, and the local calcium ion concentration increases, increasing the secretion of collagen that activates osteoblasts. This is thought to be because a large amount of protein that conducts osteoblasts adsorbs. Bone protein improves the adsorptivity with calcium phosphate, and the new bone produced by cells is mainly composed of hydroapatite. Therefore, it has crystallographic continuity with the hydroapatite on the implant surface, and the alveolar bone and the implant It will be directly coupled.

しかしながら、ハイドロキシアパタイトの生体親和性は、口腔内細菌の細菌も付着し易すく、炎症の原因となるばかりでなく、細菌が酸を産出するため、低pH環境ではリン酸カルシウムを主成分とするハイドロキシアパタイトが溶解する場合がある。特に金属表面にコーティングされたハイドロキシアパタイトは、コーティング膜の溶解、剥離といった問題を生ずる。   However, the biocompatibility of hydroxyapatite is easy for bacteria of the oral cavity to attach, causing not only inflammation, but also producing acid, so that hydroxyapatite mainly composed of calcium phosphate in a low pH environment. May dissolve. In particular, hydroxyapatite coated on the metal surface causes problems such as dissolution and peeling of the coating film.

インプラント周囲のpHの低下は、フィクスチャー頸部へのプラーク付着による細菌の存在が、ポケット内の酸性化を促進したり、細菌により炎症を起こした時に生じ易くなったりすると考えられる。このため、ハイドロキシアパタイトを表面コーティングしたHAインプラントでは、歯槽骨とインプラントが密着していないと骨形成が行われる前に上皮侵入が生じ結果として線維性被包による脱落の可能性があるため、チャンネリングドリル形成での精密性が要求される。   It is thought that the decrease in pH around the implant is likely to occur when the presence of bacteria due to plaque adhesion to the fixture neck promotes acidification in the pocket or is inflamed by bacteria. For this reason, in HA implants with a hydroxyapatite surface coating, if the alveolar bone and the implant are not in close contact with each other, epithelial invasion may occur before bone formation takes place, and as a result, there is a possibility of dropping off due to fibrous encapsulation. Precision in ring drill formation is required.

さらに、周囲骨の炎症部位の存在を精査することはもちろん、細菌の侵入を防ぐために、フィクスチャーのコーティングしたハイドロキシアパタイト部分を完全に歯槽骨中に埋入させた状態とするために、高度な技術を要した。   Furthermore, in order to prevent the invasion of bacteria, as well as to investigate the presence of inflammatory sites in the surrounding bone, in order to make the hydroxyapatite part coated with the fixture completely embedded in the alveolar bone, It took technology.

本発明では、完全結合モデルとなる表面性状は、フィクスチャーの根尖部側であり、この部分にハイドロキシアパタイトのコーティング部分が存在する。このため、フィクスチャーの頸部側から離れているため、完全にフィクスチャー部が埋入状態とはならなくてもプラーク付着が無く、細菌の侵入も極めて少なくなる。この効果により、インプラントの長期安定性も得られることになる。   In the present invention, the surface texture serving as a complete bond model is on the apex side of the fixture, and a hydroxyapatite coating portion exists in this portion. For this reason, since it is away from the neck side of the fixture, there is no plaque adhesion even if the fixture portion is not completely buried, and the invasion of bacteria is extremely reduced. This effect also provides long-term stability of the implant.

なお、部分結合モデルとなる領域を、微細な凹凸を有するチタン又はチタン合金表面とし、完全結合モデルとなる領域に、微細な凹凸を有するチタン又はチタン合金表面にアルカリ処理を施して実現してもよい。   In addition, even if it implement | achieves the area | region used as a partial bond model with the titanium or titanium alloy surface which has fine unevenness | corrugation, and the area | region used as a complete bond model performs alkali treatment on the titanium or titanium alloy surface which has fine unevenness | corrugation Good.

本発明は、図1及び図2に示したように、歯科用のインプラントにおいて、歯槽骨に埋入されるフィクスチャーは、表面性状が異なる領域を備え、根尖部側と頸部側に分離した異なる表面性状性領域を有し、表面性状に依存してオッセオインテグレーションが促進される歯槽骨との結合状態が異なることを特徴としている。   As shown in FIGS. 1 and 2, in the present invention, in a dental implant, the fixture embedded in the alveolar bone has regions having different surface properties, and is separated into the apical side and the cervical side. It has a different surface texture region, and is characterized in that the bonding state with the alveolar bone that promotes osseointegration is different depending on the surface texture.

フィクスチャーの頸部側は表面に微細な凹凸を有するチタン又はチタン合金であり、根尖部側はハイドロキシアパタイトであることを特徴とする。頸部側の表面はアルカリ処理してもよい。表面性状の異なる境界部には、応力を集中させることができるので、予知性と関係ない部分に意図して応力を集中させ、その部分の歯槽骨の適応反応を期待することができる。例えば、図8の解析結果からすれば、フィクスチャーの中央部近辺と考えられるから、表面性状の異なる境界部を、根尖部からフィクスチャーの1/3〜2/3の位置とすることが好ましい。   The neck side of the fixture is titanium or a titanium alloy having fine irregularities on the surface, and the apex side is hydroxyapatite. The neck side surface may be treated with alkali. Since the stress can be concentrated on the boundary portions having different surface properties, the stress can be concentrated on a portion unrelated to the predictability, and an adaptive reaction of the alveolar bone in the portion can be expected. For example, according to the analysis result of FIG. 8, since it is considered that the vicinity of the center of the fixture, the boundary portion having a different surface property may be set to a position 1/3 to 2/3 of the fixture from the apex. preferable.

また、フィクスチャーの頸部側は表面に微細な凹凸を有するチタン又はチタン合金であり、根尖部側の表面をアルカリ処理してもよい。   Moreover, the neck side of the fixture is titanium or a titanium alloy having fine irregularities on the surface, and the surface on the apex side may be subjected to alkali treatment.

本発明による歯科用インプラントのフィクスチャーは、フィクスチャー全体を表面に微細な凹凸を有するチタン又はチタン合金として製造し、根尖部側にハイドロキシアパタイトをコーティングすること、又はアルカリ処理することで製造可能である。このために、従来製造されているインプラントを利用して、根尖部側をハイドロキシアパタイトでコーティングする、あるいは根尖部側をアルカリ処理することで容易に実現される。   The dental implant fixture according to the present invention can be manufactured by manufacturing the entire fixture as titanium or a titanium alloy having fine irregularities on the surface and coating the apical side with hydroxyapatite, or by alkali treatment. It is. For this reason, it is easily realized by coating the apex side with hydroxyapatite using the conventionally manufactured implant, or by treating the apex side with an alkali.

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。
As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention contains the appropriate deformation | transformation which does not impair the objective and advantage, Furthermore, the limitation by said embodiment is not received.

10,26 フィクスチャー部
12 研磨部
14,14−1,14−2 金属表面部
16 HA部
18 フィクスチャー
20 カラー部
22 ガイド突起
24 根尖部
30 歯の断面
32 エナメル質
34 セメント質
36 象牙質
38 歯髄
40 歯肉
42 付着歯肉
44 歯槽骨
46 歯根膜
48 根管
50 インプラント
52 歯冠
54 アバットメント
60 解析モデル
62 拘束条件
64 荷重条件
66 歯槽骨へのミーゼス応力
68 骨吸収部位
70、72 解析回数と骨吸収部位
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,26 Fixture part 12 Polishing part 14,14-1,14-2 Metal surface part 16 HA part 18 Fixture 20 Collar part 22 Guide protrusion 24 Apical part 30 Tooth cross section 32 Enamel 34 Cementum 36 Dentin 38 Dental pulp 40 Gingival 42 Adhered gum 44 Alveolar bone 46 Periodontal membrane 48 Root canal 50 Implant 52 Crown 54 Abutment 60 Analytical model 62 Restriction condition 64 Loading condition 66 Mises stress on alveolar bone 68 Bone resorption site 70, 72 Bone resorption site

Claims (7)

歯科用のインプラントにおいて、
歯槽骨に埋入されるフィクスチャーは、表面性状が異なる領域を備えていること、
を特徴とするインプラント。
In dental implants,
The fixtures embedded in the alveolar bone have areas with different surface properties,
An implant characterized by.
請求項1に記載のインプラントにおいて、
前記フィクスチャーの表面性状は、根尖部側と頸部側に分離した異なる表面性状性領域を有し、表面性状に依存してオッセオインテグレーションが促進される歯槽骨との結合状態が異なること、
を特徴とするインプラント。
The implant of claim 1, wherein
The surface texture of the fixture has different surface texture areas separated on the apical side and the cervical side, and the bonding state with the alveolar bone that promotes osseointegration depends on the surface texture. ,
An implant characterized by.
請求項2に記載のインプラントにおいて、
前記フィクスチャーの頸部側は表面に微細な凹凸を有するチタン又はチタン合金であり、根尖部側はハイドロキシアパタイトであること、
を特徴とするインプラント。
The implant according to claim 2,
The neck side of the fixture is titanium or a titanium alloy having fine irregularities on the surface, and the apex side is hydroxyapatite,
An implant characterized by.
請求項3に記載のインプラントにおいて、
前記頸部側の表面はアルカリ処理されていること、
を特徴とするインプラント。
The implant according to claim 3,
The neck side surface is treated with alkali;
An implant characterized by.
請求項2に記載のインプラントにおいて、
前記フィクスチャーの頸部側は表面に微細な凹凸を有するチタン又はチタン合金であり、根尖部側はアルカリ処理されていること、
を特徴とするインプラント。
The implant according to claim 2,
The neck side of the fixture is titanium or a titanium alloy having fine irregularities on the surface, and the apex side is alkali-treated,
An implant characterized by.
請求項3に記載のインプラントにおいて、
前記フィクスチャー全体を表面に微細な凹凸を有するチタン又はチタン合金で構成し、根尖部側にハイドロキシアパタイトが被膜されていること、
を特徴とするインプラント。
The implant according to claim 3,
The entire fixture is composed of titanium or a titanium alloy having fine irregularities on the surface, and hydroxyapatite is coated on the apex side,
An implant characterized by.
請求項6に記載のインプラントにおいて、
前記根尖部側に被膜されているハイドロキシアパタイトは、根尖部側の先端部は、ハイドロキシアパタイトの被膜がされていないこと、
を特徴とするインプラント。

The implant according to claim 6,
Hydroxyapatite coated on the apex side is that the apex side of the apex side is not coated with hydroxyapatite,
An implant characterized by.

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