JPH03284256A

JPH03284256A - 人工歯根構造体

Info

Publication number: JPH03284256A
Application number: JP2083828A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yoshida; 昌弘吉田; Sadami Tsutsumi; 定美堤
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、人工歯根の歯根部分が骨組織と直接結合また
は直接接触するタイプの人工歯根構造体に関する。

〔従来の技術〕

従来の人工歯根はその歯根部分が骨組織と直に接触また
は結合せずに、骨組織と人工歯根の界面に異物反応によ
る繊維性結合組織の層が介在するものが多かった。その
ため、長期の使用においては、この層が厚くなりやすく
、人工歯根の動揺や脱落、細菌感染、人工歯根の沈み込
みなどの問題が生じやすかった。

近年、水酸アパタイト、バイオガラス、生体活性結晶化
ガラス等の生体親和性の良いセラミック材料が開発され
た。これらの材料は、繊維性結合組織層を介在しないで
、骨組織と直に結合することが確認されており、この種
の材料を人工歯根に応用する研究が盛んに行われている
。

一方、純チタン等の一部の金属製人工歯根においても、
骨と接する部分の表面性状や手術の方法を最適化するこ
とにより、骨組織との直接接触が高い確率で得られるこ
とが確認されている。

このように骨組織と直接接触または結合する人工歯根で
は、長期の使用によっても上記の人工歯根の動揺や脱落
、細菌感染、人工歯根の沈み込みなどの問題が生じにく
くなることが期待されている。

〔発明が解決しようとする課題］その反面、この種の人工歯根は、天然歯と骨組織の界面
に存在する歯根膜組織のような、応力を緩衝する組織を
持たない。そのため、咬合による応力が骨組織に直接加
わるので、骨組織への悪影響が心配されている。許容範
囲の応力が骨組織に加わった場合には骨組織の造成が見
られるが、過度の応力が周囲骨組織に加わった場合には
、骨組織の吸収（その部分の骨が溶けてなくなること）
が起こる。従って、周囲骨組織に大きな応力が加わらな
いような人工歯根の形状や構造が望まれている。

また、天然歯の場合には歯根膜があるため、咬合力を加
えることにより、１１００１Ｉ程度の生理的な動揺が起
こるが、前記種類の人工歯根では、咬合力による動揺は
殆ど起こらない。そのため、人工歯根と天然歯をブリッ
ジで連結固定した場合には、咬合時の両者の動きの不調
和から人工歯根の頚部とその周囲骨組織に大きな応力集
中が起こる。

その結果、人工歯根の疲労破壊や人工歯根頚部の周囲骨
組織に骨吸収が生じる恐れがある。このような理由から
、骨と接触または結合する人工歯根（特に棒状の人工歯
根）では、天然歯とのブリッジを行わないことが一般的
とされている。

しかし、顎骨等の形態によっては、天然歯の近くに人工
歯根を植立できないことも多く、臨床的には人工歯根を
天然歯と連結できるようにすることが望まれている。

一方、人工歯根や上部構造物に弾性材を設けて、人工歯
根の頚部や上部構造物にクツション性をもたせることに
より、人工歯根を天然歯と連結することが考えられる。

しかし、クツション性を持たせるための弾性材が口腔内
で劣化するために、定期的に弾性材を交換することが必
要であり、交換可能とするためには、天然歯と上部構造
の連結部、人工歯根と弾性材の連結部、弾性材と上部構
造の連結部等を交換時に分割できるような構造にしなけ
ればならない。そのためには、小さな上部構造物内にね
し構造、溝とほぞの組み合わせ等の手段を講じなければ
ならず、高度な技工操作が必要であり、製作コストが冑
くなるという欠点がある。

また、人工歯根の上部構造物を天然歯や他の人工歯根の
上部構造物と連結しない方法（単独植立による使用方法
）も臨床では検討されている。しかしこのような方法で
も、やはり人工歯根頚部の周囲骨組織の吸収や人工歯根
の破折が起こりやすいことが指摘されている。

本発明の目的は、骨組織と直接接触または結合する人工
歯根の周囲の骨組織と人工歯根頚部への応力集中が小さ
く、人工歯根周囲骨の吸収や人工歯根の破折が起こりに
くい人工歯根構造体を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は、人工歯根の歯根部分が骨組織と直接結合ま
たは直接接触するタイプの人工歯根構造体において、複
数本の人工歯根と、前記人工歯根のうち少なくとも２本
の人工歯根の頭部と天然歯の頭部を覆うように両者を連
結するための生体用材料からなる連結部材とを具備する
ことによって達成される。

この場合、連結部材は一体化した構造でもよいし、分割
して取り外し可能な構造でもよい。

〔実施例〕

次に、図を参照して本発明の実施例について説明する。

第１Ａ図に、第１実施例による人工歯根構造体を示す。

この第１実施例は、棒状の２本の人工歯根１．２と、人
工歯根２の隣の１本の天然歯４とを連結部材３によって
連結したものである。

前記人工歯根１，２は骨と直接結合し得る材料（例えば
水酸アパタイト、バイオガラス、生体活性結晶化ガラス
等）からなっていてもよいし、骨と接する部分の表面性
状や手術の方法等を最適化することによって骨組織と直
接接触し得る材料（例えば純チタン、チタン合金、高強
度セラミックス等）からなっていてもよい。更に、人工
歯根１．２は骨組織と直接接触し得る前記材料（例え６ば純チタン、チタン合金、高強度セラミックス等）から
なる芯材の表面に、骨と直接結合し得る前記材料（例え
ば水酸アパタイト、バイオガラス、化体活性結晶化ガラ
ス等）をコーティングしたものでもよい。

前記連結部材３は、人工歯根１．２の頭部と天然歯４の
頭部を覆うように連結しており、一体に形成されている
。連結部材３は、生体用金属材料（歯科用金属、例えば
金、金合金、銀合金、金銀パラジウム合金、銀パラジウ
ム合金、ニッケルクロム合金、コバルトクロム合金、チ
タン、チタン合金等）、歯科用高分子（例えばレジン、
レジンのコンポジット等）、または生体用セラミック材
料（例えばアルミナ、ジルコニア、結晶化ガラス等）か
らなっている。なお、６は顎骨の海綿骨、７は顎骨の緻
密骨、８は上皮歯肉、９は歯根膜である。

人工歯根１．２は顎骨６，７に埋入固定されている。こ
の２本の人工歯根１，２とその隣に位置する１木の天然
歯４は、前述のように、それぞれの頭部が覆われるよう
に連結部材３によって連結されている。人工歯根１．２
の頭部と天然歯４の頭部に対する連結部材３の固定は、
歯科用セメント、歯科用接着剤等による固定法や、ねじ
止め等の機械式固定法によって行われている。

上記の第１実施例による人工歯根構造体の有限要素モデ
ルを作成し、応力解析を行った。その結果を第１Ｂ図に
示す。この場合、人工歯根１．２とその周囲骨組織の応
力が最大になる位置を選んで（天然歯４の上方から）荷
重（１００ニュートン：　１００Ｎ）を垂直に加えた。

応力値の単位はメガパスカル（ＭＰａ）であり、正の値
は引張り応力、負（−）の値は圧縮応力を示す。第１Ｂ
図には１０メガパスカル以上の応力がかかる領域だけが
示してあり、そして個々の領域の最大応力値と最小応力
値が記入しである。

第１Ｃ図は、第１実施例の人工歯根構造体に、１００Ｎ
の垂直荷重のほかに、２７Ｎの水平荷重を加えた場合の
応力分布を示している。

第２図には、本発明による第２実施例が、第１− Ｂ図と同様な応力分布図で示しである。この第２実施例
の場合には、人工歯根１，２と天然歯５とが、天然＃Ｊ
１本分を空けて、連結部材３によって連結されている。

荷重は第１実施例と同様に、人工歯根１．２とその周囲
骨組織の応力が最大になる位置で１００Ｎだけ垂直に加
えである。

第３図は、本発明の第３実施例による人工歯根構造体の
応力分布図である。この人工歯根構造体の場合には、人
工歯根１，２とその間にある天然歯４とが、連結部材３
によって連結されている。

第４Ａ図は、２木の人工歯根１．２と２本の天然歯４，
５とを、連結部材３によって連結した第４実施例による
人工歯根構造体が示しである。この場合、人工歯根構造
体には、図示のように、１００Ｎの垂直荷重が加えであ
る。

第４ＢＩｌｉＪは、第４実施例の人工歯根構造体に、１
００Ｎの垂直荷重のほかに、２７Ｎの水平荷重を加えた
場合の応力分布を示している。

第５図は、２本の天然＠４．５の間に２木の人工歯根１
．２を設け、この天然歯４，５と人工歯根１，２を連結
部材３によって連結した第５実施例による人工歯根構造
体を示している。この場合、人工歯根構造体には、図示
のように、１００Ｎの垂直荷重が加えである。

第６図には、２木の人工歯根１，２と天然歯４゜５を交
互に配し、これらを連結部材３で連結した第６実施例に
よる人工歯根構造体が示しである。

この場合も、人工歯根構造体には、図示のように、１０
０Ｎの垂直荷重が加えである。

第７図に示す第７実施例の場合には、２本の天然歯４．
５の両側に人工歯根１，２を１本ずつ配し、これらを連
結部材３で連結している。この場合も、人工歯根構造体
には、図示のように、１００Ｎの垂直荷重が加えである
。

第８図は、人工歯根１，２．１０を３木用い、人工歯根
１０を隣に天然歯４が来るように配し、これらを連結部
材３によって連結した第８実施例０による人工歯根構造体を示している。この場合も、人工
歯根構造体には、図示のように、１００Ｎの垂直荷重が
加えである。

第１〜８実施例において、人工歯根１．２の頚部に加わ
る応力と、人工歯根１．２の周囲骨組織に加わる応力は
、図示のように、３８ＭＰａ以下、２８ＭＰａ以上であ
った。

上記第１〜８実施例との比較のために、比較例の人工歯
根構造体のモデルを数種類作製し、同じ条件で応力解析
を行った。

第９図に示す第１比較例の場合には、人工歯根２１とそ
の隣の天然歯２４とが連結部材２３で連結され、垂直荷
重１００Ｎが加えである。この場合、人工歯根頚部に加
わる応力は１００〜１３３ＭＰａ、人工歯根の周囲骨組
織に加わる応力は−４０〜−２０ＭＰａであり、両方と
も本発明の前記実施例の場合と比べて非常に大であった
。人工歯根頚部への大きな応力集中ば咬合により天然歯
が沈むために生じ、天然歯の動きが大きいほど応力集中
は激しくなる。

この応力集中により、人工歯根頚部が疲労破壊す■ する危険性がある。また、人工歯根頚部付近の骨組織に対
する大きな応力集中により、この部分に骨吸収が生じ、
人工歯根に動揺が生じ、最悪の場合には脱落する危険性
がある。

第１０図に示す第２比較例では、２木の人工歯根２１．
２２が連結部材２３によって互いに連結され、隣の天然
歯２４．２５とは連結されていない。この場合も、１０
０Ｎの垂直荷重が加えられ、その際、人工歯根頚部にか
かる応力は小さかった（１５〜２４ＭＰａ）が、人工歯
根の周囲骨組織にかかる応力は非常に太きく（−４０〜
−２０ＭＰａ　）　、この部分に骨吸収を生じる危険が
大である６第１１図に示す第３比較例の場合には、人工歯根２１が
他の天然歯２４．２５や他の人工歯根と連結されておら
ず、人工歯根２１の頭部には歯冠２６が固定されている
。この人工歯根構造体に１００Ｎの垂直荷重をかけると
、天然歯による人工歯根の揺さぶりはないものの、人工
歯根頚部と周囲骨組織にはそれぞれ、５０〜６４ＭＰａ
　、−４７〜−２０ＭＰａという大きな応力がかかり、
人工歯根頚部の１２疲労破壊や周囲骨組織の吸収を起こす危険性が高い。

第１２図に示す第４比較例の場合には、１本の人工歯根
２１と１本の天然歯２４とが、天然歯が１本人る分を空
けて、連結部材２３によって連結されている。この人工
歯根構造体に垂直荷重をかけると、人工歯根の周囲骨組
織への応力は一５４〜２０ＭＰａと大きく、人工歯根頚
部にも７０〜１１１ＭＰａと大きな応力がかかった。

第１３図は、第２比較例の人工歯根構造体に、１００Ｎ
の垂直荷重のほかに、２７Ｎの水平荷重を加えたときの
応力分布を示している。この場合、人工歯根の周囲骨組
織への応力は、−５４〜−１０ＭＰａと更に大きくなっ
た。

第１４図は、第３比較例の人工歯根構造体に、１００Ｎ
の垂直荷重のほかに、２７Ｎの水平荷重を加えたときの
応力分布を示している。この場合、人工歯根の周囲骨組
織への応力は、−７３〜−２０ＭＰａと更に増大し、人
工歯根頚部には８０〜１３７ＭＰａと大きな応力がかか
った。

３このように、本発明の第１〜８実施例による人工歯根構
造体は、第１〜４比較例の人工歯根構造体と比べて応力
集中が非常に小さい。特に、垂直荷重のほかに水平荷重
を加えた場合（実際の咬合うに相当する）、第１Ｃ図、
第４Ｂ図、第１３図、第１４図から判るように、周囲骨
組織への応力集中が緩和される。

以上のように、２本以上の人工歯根１．２の頭部と、天
然歯４，５の頭部とを、生体用材料からなる一体の連結
部材３によって連結することにより、人工歯根１，２や
周囲骨組織への応力集中が著しく低下する。従って、過
大の応力集中が原因で発生する人工歯根頚部の疲労破壊
や周囲骨組織の吸収といった危険性を著しく低減できる
。

以上本発明の実施例は下顎部について説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、勿論上顎部
に本発明を実施してもよく、下歯の場合と同様な結果と
なる。また、連結部材３は一体化した構造以外に、分割
して取り外し可能な構造であってもよい。分割、取り外
し可能な構造１４として例えば、第１５図と第１６図に示すものが挙げら
れる。第１５図に示す分割、取り外し構造は、−ｉにキ
ーアンドキーウェイと呼ばれる、入れ歯等で慣用されて
いるものである。この場合、１１は連結部材３の一方の
部分に固定されたキー１２は連結部材３の他方の部分に
形成された、キー１１を挿入するためのキーウェイ、１
３は、キー１１をキーウェイ１２に挿入した後、キー１
１の下端部を拡げるためのねし、１４は補助キー１５は
補助キー１４を挿入するための補助キーウェイである。

第１６回に示すチューブアンドスクリューと呼ばれる分
割、取り外し構造も入れ歯等で慣用されているものであ
る。この場合、１６は連結部材３の一方の部分に固定保
持されたスクリュー、１７は連結部材３の他方の部分に
嵌込み固定された、スクリュー１６をねじ込むためのね
じ付チューブである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明による人工歯根構造体は、
複数本の人工東根と、人工歯根のうちウニ４゜なくとも２本の人工歯根の頭部と天然歯の頭部を覆うよ
うに両者を連結するための生体用材料からなる連結部材
とを具備しており、これにより複数本の人工歯根の頭部
と、その隣または間の天然歯の頭部を、生体用材料製の
連結部材で被覆連結することが可能であるので、骨組織
と直接接触または結合する人工歯根の周囲の骨組織と人
工歯根頚部への応力集中が非常に小さい。従って、人工
歯根周囲骨の吸収や人工歯根の疲労破壊が起こりにくく
、人工歯根の寿命を長くできるという優れた効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明の第１実施例による人工歯根構造体の
縦断面図、第１Ｂ図は第１実施例の人工歯根構造体に垂
直荷重を加えた場合の応力分布を示す図、第１Ｃ図は第
１実施例の人工歯根構造体に垂直荷重と水平荷重を加え
た場合の応力分布を示す図、第２図は第２実施例による
人工歯根構造体に垂直荷重を加えた場合の応力分布を示
す図、第３図は第３実施例による人工歯根構造体に垂直
６荷重を加えた場合の応力分布を示す図、第４Ａ図は第４
実施例による人工歯根構造体に垂直荷重を加えた場合の
応力分布を示す×、第４Ｂ図は第４実施例による人工歯
根構造体に垂直荷重と水平荷重を加えた場合の応力分布
を示す図、第５図は第５実施例による人工歯根構造体に
垂直荷重を加えた場合の応力分布を示す図、第６図は第
６実施例による人工歯根構造体に垂直荷重を加えた場合
の応力分布を示す図、第７図は第７実施例による人工歯
根構造体に垂直荷重を加えた場合の応力分布を示す図、
第８図は第８実施例による人工歯根構造体に垂直荷重を
加えた場合の応力分布を示す図、第９図は第１比較例に
よる人工歯根構造体に垂直荷重を加えた場合の応力分布
を示す圀、第１０図は第２比較例による人工歯根構造体
に垂直荷重を加えた場合の応力分布を示す図、第１１図
は第３比較例による人工歯根構造体に垂直荷重を加えた
場合の応力分布を示す図、第１２図は第４比較例による
人工歯根構造体に垂直荷重を加えた場合の応力分布を示
す図、第１３画は第２比較例による７人工歯根構造体に垂直荷重と水平荷重を加えた場合の応
力分布を示す図、第１４図は第３比較例による人工歯根
構造体に垂直荷重と水平荷重を加えた場合の応力分布を
示す図、第１５図は連結部材を分割、取り外し可能とす
るためのキーアンドキーウェイを示す図、第１６図は連
結部材を分割、取り外し可能とするためのチューブアン
ドスクリューを示す図である。１．２．１０・・・人工歯根、　３・・・連結部材、　
４，５・・・天然歯、　６・・・海綿骨、７・・・緻密
骨、　８・・・上皮歯肉、　９・・・歯根膜、　　１１
・・・キー　　１２・・・キーウェイ、　　１３・・・
ねじ、　　１４・・・補助キ１５・・・補助キーウェイ
、　　１６

Claims

【特許請求の範囲】１、人工歯根の歯根部分が骨組織と直接結合または直接
接触するタイプの人工歯根構造体において、複数本の人
工歯根と、前記人工歯根のうち少なくとも２本の人工歯根の頭部と
天然歯の頭部を覆うように両者を連結するための生体用
材料からなる連結部材とを具備することを特徴とする人
工歯根構造体。２、請求項１に記載の人工歯根構造体において、連結部
材が一体化した構造または分割して取り外し可能な構造
を有することを特徴とする人工歯根構造体。