咬合負荷モデリングは、噛む中に予測される歯のストレス反応に大きく影響します：シミュレーション研究

咀astic系の計算モデルは、（静的）噛みつきまたは（動的）噛む中の咬合荷重の推定値を提供することができるため、補綴デバイスの機能性能を評価および最適化し、歯科手術計画を導くことができます。ただし、意味のある予測を取得するには、モデリングの仮定を慎重に選択する必要があります。この研究の目的は2つありました。（i）ゴムサンプルの噛み付け中の最初の大臼歯のストレス応答を計算する計算モデルを開発し、（ii）歯科用ストレス応答に対する異なる咬合荷重モデルの影響を評価する構造。下顎、第一大臼歯、関連する歯科構造、および関節窩と椎間板を含む3次元有限要素モデルが開発されました。ゴムサンプルの最大力咬傷のシミュレーションは、下顎の境界条件として筋力を適用し、ゴムと臼歯の接触を計算することにより実行されました（GSの場合）。その後、モルオクルスパソコンは、単一点力（CF1の場合）、4つの点力（CF2の場合）、および咬合表面（SLの場合）に圧縮される球体としてモデル化されました。GS症例のピークエナメル質応力は、CF1、CF2、およびSLの症例でそれぞれ110 MPaおよび677 MPa、270 MPaおよび305 MPaでした。GS症例のピーク象牙質ストレスは、CF1、CF2、およびSLの症例でそれぞれ44 MPaおよび46 MPa、50 MPaおよび63 MPaでした。さらに、エナメル質応力分布は、咬合荷重モデルとも強く相関していました。咬合負荷がモデル化される方法は、噛む際のエナメル質のストレス反応に大きな影響を与えますが、象牙質の挙動にはほとんど影響がありません。マステリケーション中の咬合負荷をモデル化するための点力または球体接触の使用は、エナメル質のストレスの大きさを過大評価し、エナメル質のストレス分布にも影響します。

Computational models of the masticatory system can provide estimates of occlusal loading during (static) biting or (dynamic) chewing and therefore can be used to evaluate and optimize functional performance of prosthodontic devices and guide dental surgery planning. The modelling assumptions, however, need to be chosen carefully in order to obtain meaningful predictions. The objectives of this study were two-fold: (i) develop a computational model to calculate the stress response of the first molar during biting of a rubber sample and (ii) evaluate the influence of different occlusal load models on the stress response of dental structures. A three-dimensional finite element model was developed comprising the mandible, first molar, associated dental structures, and the articular fossa and discs. Simulations of a maximum force bite on a rubber sample were performed by applying muscle forces as boundary conditions on the mandible and computing the contact between the rubber and molars (GS case). The molar occlusal force was then modelled as a single point force (CF1 case), four point forces (CF2 case), and as a sphere compressing against the occlusal surface (SL case). The peak enamel stress for the GS case was 110 MPa and 677 MPa, 270 MPa and 305 MPa for the CF1, CF2 and SL cases, respectively. Peak dentin stress for the GS case was 44 MPa and 46 MPa, 50 MPa and 63 MPa for the CF1, CF2 and SL cases, respectively. Furthermore, the enamel stress distribution was also strongly correlated to the occlusal load model. The way in which occlusal load is modelled has a substantial influence on the stress response of enamel during biting, but has relatively little impact on the behavior of dentin. The use of point forces or sphere contact to model occlusal loading during mastication overestimates enamel stress magnitude and also influences enamel stress distribution.