什麼是以有限元素法為基礎的義齒設計
以有限元素法為基礎的義齒設計，是曾任維也納大學贗復學教授的 Rudolf Slavicek 教授，根據有限元素法的分析所構思的局部假牙設計理念。
決定假牙的形狀，使支撐局部假牙的牙齒，盡可能只承受生理性方向與大小的力量。
局部假牙是將固定假牙的部分（固位裝置）掛在剩餘的牙齒上使用。
掛有固位裝置的牙齒，稱為基牙。
有限元素法一般是指對在電腦上建立的形狀模型施加力的條件，計算內部產生的力（應力）與變形（應變）的方法。
因為是將形狀分割成細小的元素來計算，所以稱為「有限元素法」。
在牙科領域，也被用於探討牙齒與假牙所受力量的研究。
本診所依循以教授的分析為基礎的這種設計理念，為每位患者設計局部假牙。
院長是在2000年直接向教授學習這個理念的。
本診所的咬合以佐藤貞雄教授的理念為基礎，假牙的設計則以 Slavicek 教授的理念為基礎（奧地利咬合學）。
以有限元素法為基礎的義齒設計的原理
局部假牙在咬合時會下沉並旋轉
局部假牙中，補上後牙缺失處等的部分，是承載在牙齦上的。
咬合時，這個部分會壓迫牙齦而下沉。
這時假牙會以支撐牙齒附近為軸，像旋轉般移動。
照片中，橫向通過前方支撐牙齒附近的線是旋轉軸，後方人工牙的部分則朝牙齦方向下沉。
施加在支撐牙齒上的3種力量
當假牙像旋轉般移動時，支撐牙齒（基牙）會承受以下3種力量。
| 力量 | 作用於牙齒的方向 | 院長的看法 |
|---|---|---|
| 上浮力 | 將牙齒往上拉的方向 | 即使力量很小，也不是生理性的 |
| 傾斜力 | 使牙齒傾斜的方向 | 在一定範圍內，是生理性的 |
| 壓入力 | 將牙齒往牙根方向推的方向 | 在一定範圍內，是生理性的 |
牙根周圍有一層稱為牙周韌帶的薄組織，發揮著感知牙齒所受壓力之感測器（機械性感受器）的作用。
院長認為，牙齒被往牙根方向推時，身體能以反射機制因應這個力量。
另一方面，院長說明，將牙齒往上拉的上浮力，是有了假牙之後牙齒才開始承受的力量，身體尚未形成因應它的反射模式。
因此，設計時以消除上浮力，或使其盡可能小為目標。
教授從物理學的角度分析了這些力量的作用方式，並使其成為可用於實際假牙設計的形式。
牙齒與牙齦的下沉方式不同
局部假牙是由剩餘的牙齒，以及缺牙處的牙齦兩者共同支撐。
根據院長的說明，咬合時牙齦的移動量約為牙齒的10倍。
一般認為，在補上後方缺牙處的局部假牙中，由於支撐牙齒與牙齦的下沉方式不同，堅硬的金屬支架可能會對缺牙處旁的支撐牙齒，施加使其往後方傾斜的巨大力量。
本診所會以支架與附著體的設計，分擔這種下沉方式的差異。
在支架中區分堅固的部分與可動的部分
相當於假牙骨架的金屬部分（支架），並不是每個地方都做成相同的硬度。
照片中紅色圓圈的部分，是讓支架整體具有高硬度的地方。
藉由使這裡堅固，讓黃色箭頭所示可動部分的動作保持一定。
院長認為，每次咬合時假牙都做出相同的動作，從口腔傳到大腦的資訊也會保持一定。
以斷面的形狀改變彎曲的方式
即使是相同的金屬，彎曲的方式也會因斷面的形狀而改變。
斷面扁平的部分，受力時會彎曲。
斷面呈半圓形的部分不易彎曲，會將力量直接傳遞。
因此，對於容易承受壓力的牙齒，會以斷面扁平的部分，做出釋放壓力的機制。
相反地，在希望確實傳遞力量的地方，則使用斷面呈半圓形的支架，防止變形。
連接左右之支架的作用
連接左右的金屬支架，會集中具備假牙所需的各種功能。
一般在局部假牙中，抑制假牙脫落的作用稱為「固位」，抑制假牙橫向搖動的作用稱為「穩定」。
下顎假牙中連接左右的零件（舌側桿），是假牙中特別需要硬度的零件。
也有以白金加金與鈷鉻合金做成管狀中空結構，提高整體硬度的例子（白金加金）。
照片：連接左右的支架
本診所採用以有限元素法為基礎之義齒設計的理由
因為我們希望調整施加在支撐牙齒上的力量
院長認為，在局部假牙的設計中，控制施加在支撐牙齒上的力量是不可或缺的。
附著體等連接假牙與牙齒之部分的設計，由於力量會直接作用在剩餘的牙齒及其周圍組織上，因此特別重要。
因為我們希望將生理性的力量傳遞到牙周韌帶
牙周韌帶是感知壓力的感測器。
院長認為，傳到這裡的是什麼樣的力量，會左右假牙長期的經過。
因為我們同時考量白天的功能與睡眠中的磨牙
本診所會同時考量白天與夜間的功能，完成支架與人工牙的細部形狀。
白天，讓咀嚼、吞嚥、說話等功能，能在不對身體造成負擔的情況下進行。
夜間，則做成咬合面與顳顎關節的運動相協調的形狀，使睡眠中的磨牙能保持在生理性的範圍內。
因為院長本身也修正過設計的理念
院長在1991年前後，主要是以將對支撐牙齒的施力方式全部固定、藉此支撐假牙的形式（rigid support）來製作假牙。
之後，院長採用了將牙周韌帶視為「感覺接受者」的 Slavicek 教授理念，修正了設計的理念。
院長認為，設計的好壞無法在4～5年這樣的短期間內判斷，而是要觀察許多假牙的長期經過來判斷。
院長也認為，並不是做好一次就結束，裝置也應該配合科學的進步不斷重新檢視。
本診所的實際做法
設計局部假牙時的考量事項
本診所在設計局部假牙時，主要考量以下事項。
- 檢查的紀錄：剩餘的牙齒、牙齦（黏膜）、骨骼、顎部運動（分割模型、黏膜紀錄、頭影測量分析、Cadiax）
- 咬合時假牙如何下沉、以哪裡為軸旋轉
- 施加在支撐牙齒上之力量的方向與大小，以及與之配合的固位裝置與附著體的位置與形狀
- 支架中要堅固的部分與可動的部分，以及斷面的形狀
- 戴入與取下的方向，以及咬合時力量傳遞的方向（平行研磨）
實際成形並確認
臨時義齒也具備與最終假牙相同的機制，在您使用的同時進行確認（臨時假牙與臨時義齒）。
戴入後也會確認經過，並視需要進行調整或修理。
即使使用的金屬種類改變，設計的理念也不變。
照片：依這個理念設計的局部假牙
補上前後仍有牙齒之處的假牙
補上前後仍有牙齒之處的局部假牙，咬合時會和天然牙一樣往牙根方向下沉。
這時，為了讓力量也往牙根方向傳遞到剩餘的牙齒，會以研磨修整附著體的表面。
上下齒列大幅錯開時
上下齒列在橫向大幅錯開時，就難以獲得咬合的垂直支撐。
這種情況下，有一種設計是將金屬支架延伸到上顎內側（齶側），作為承接下顎牙齒的咬合承托面。
照片中的紅色圓圈，是上顎齒列原本所在的範圍，綠色圓圈是下顎齒列所在的範圍。
為將來的變化做準備
以有限元素法為基礎的義齒設計能做到與無法做到的事
以有限元素法為基礎的義齒設計能做到的事
- 考量咬合時假牙如何下沉、以哪裡為軸旋轉，調整施加在支撐牙齒上之力量的方向與大小
- 以消除將支撐牙齒往上拉的力量（上浮力），或使其盡可能小為目標
- 以支架與附著體的設計，分擔牙齒與牙齦下沉方式的差異
- 在支架中區分堅固的部分與可動的部分，並以斷面的形狀改變彎曲方式
- 即使使用的金屬改變，也以相同的理念設計
無法做到的事與本診所的補足方式
| 無法做到的事 | 本診所的補足方式 |
|---|---|
| 僅憑設計就對假牙日後的狀況做出承諾 | 戴入後也會確認經過，進行調整或修理（假牙頁面「為了長久使用」） |
| 治療支撐牙齒本身的疾病（蛀牙、牙周病等） | 將剩餘牙齒的治療納入治療計畫（牙周病頁面） |
| 僅憑計算得知每個人牙齦的厚度與性質 | 黏膜紀錄 |
| 決定咬合的位置與人工牙的角度 | Cadiax、頭影測量分析、人工牙排列 |
| 阻止日後失去牙齒等口腔的變化 | 以之後能夠修理的材料與結構製作（雷射焊接） |
一般認為，有限元素法的分析是以將身體組織做某種程度簡化的模型進行計算，因此可能與實際體內的力量有所差異。
也有人指出，牙齦的厚度與黏性等，幾乎沒有納入分析的模型中。
常見問題
- 基牙是什麼？
是指掛有固定局部假牙之部分（固位裝置）的牙齒。
局部假牙是由這些牙齒，以及缺牙處的牙齦來支撐。
本診所會考量施加在基牙上之力量的方向與大小來設計。
- 設計會因金屬的種類而改變嗎？
無論使用哪一種金屬，設計的理念都相同。
在此基礎上，再配合所需的形狀與硬度選擇材料。
- 製作假牙之後，如果失去剩餘的牙齒，會怎麼樣？
視狀態而定，會考慮在假牙上加上人工牙的修理。
本診所會以之後能夠修理的材料與結構製作假牙，修理時使用診所內的雷射焊接。
能否修理，取決於當時假牙與口腔的狀態。
- 採用這種設計的假牙，大約能使用多久？
假牙能使用的期間因人而異，無法做出承諾。
本診所會記錄並確認所製作假牙的經過，持續進行調整與修理。
院長認為，設計的好壞要觀察長期的經過來判斷。
相關技術與治療
參考資料
一般性的說明（什麼是有限元素法、局部假牙一般的受力方式、「固位」與「穩定」這些用語的意義）參考了以下公開資料。本診所的做法，則依據院長的發文與說明。
- Wakabayashi N. Advanced applications of finite element method in dental research: recent progress in non-linear analysis. Journal of the Japanese Society for Dental Materials and Devices. 2013;32(3):226-239（日文）
- Yamashita S. Rethink the mechanical principles associated with removable partial dentures. Annals of Japan Prosthodontic Society. 2020;12(1):16-22（日文）
- Zhu Y, et al. Biomechanical considerations in RPD design: application and perspective of finite element method in distal extension removable partial denture rehabilitation. Frontiers in Dental Medicine. 2025;6:1667504（英文）
諮詢與聯絡
醫療法人社團 耆婆會 吉見牙科診所
〒194-0001 東京都町田市 Tsukushino 1-29-1 Square 2 302室（3樓）
TEL 042-795-1359 FAX 042-795-1398
看診日：週一、二、四、五 10:00–13:00 / 14:30–18:00
初診從進行檢查與診斷的初診諮詢（自費診療，30分鐘～1小時）開始。關於在其他醫療機構接受的診斷，也可以在初診諮詢中一併商量。
如有無法咀嚼、症狀嚴重等緊急情況，請來電（042-795-1359）與我們商量。