~Brånemarkによる最初の術式~
OSTでは上顎歯槽骨の皮質骨から骨切りを開始し、続いて上顎洞底を貫通する。ドリルの軌道は、頬骨に近づくにつれて上顎洞の側壁の輪郭に応じて、上顎洞の内側または外側になる。次にドリルは頬骨の基部に入り、頬骨の本体を通り抜け、最終的に外側皮質壁を貫通する。インプラント プラットフォームが2 つの上顎皮質骨を貫通すること、つまりbi-corticalであることによって安定する。頬骨によって追加される 皮質骨は、ザイゴマインプラントの先端部分の 二つ目のbi-corticalによる安定を提供する。したがって、ザイゴマインプラントは「quad-cortical」によってさらに安定すると言える。前述のように、OST に対する批判の中にはインプラント プラットフォームが「口蓋に寄り過ぎる」ことや、「上顎洞炎が起きるリスクが高い」といった理由などがある。したがって、OST をよりよく理解するために、これらの主張を詳細に議論することが必要となる。
~口蓋とザイゴマインプラントの関係~
ザイゴマインプラントの埋入のために骨切りを開始するときによくある 2 つの間違いは、比較的アクセスが困難であったり、経験の浅い外科医が方向感覚を失うことから、骨切りが「前方に寄りすぎたり」、または「口蓋側に寄りすぎたり」することである。骨切りが上顎の口蓋突起で開始され、上顎の口蓋・舌側壁で開始されなかった場合、骨切りが不適切であると、ザイゴマインプラントの口蓋側への突出度合いが不適切となり、生物学的および補綴的合併症が発生する可能性がある。OST を適切に実行しても、ザイゴマインプラントのプラットフォームが口蓋内に収まることはないと認識することが重要です。
~上顎洞炎~
長年に渡って一部の歯科医は、上顎洞内にチタンが存在すると炎症を惹起したり感染症を引き起こす可能性があることを示唆してきた。これらの内容に対して、Brånemarkは上顎洞内にチタンインプラントが存在する場合のシュナイダー膜の反応を研究した。彼は頭頸部外科医/耳鼻咽喉科医の Bjorn Petrusonと共同で、ザイゴマインプラント治療を受けた患者におけるシュナイダー膜のチタンに対する反応を研究した。2004年に行われたこの研究の結果では、経鼻内視鏡を使用して直接検査したところ、副鼻腔の周囲の粘膜に炎症が見られないことを示した。これに加えて、彼らの調査により、上顎洞内を貫通しているザイゴマインプラントがシュナイダー膜で覆われているケースもあれば、ザイゴマインプラントが膜で部分的にしか覆われていないケースもあることが明らかになった。Petrusonはまた、骨切りまたはザイゴマインプラントの埋入中に破壊される可能性のあるシュナイダー膜の感染や分泌物の増加はなかったと強調していた。OST を用いてザイゴマインプラントの埋入をしているほとんどの歯科医が、BrånemarkとPetrusonの発見を支持している。
OST の改善点として、インプラントの中間部分を上顎洞の外側に配置するための骨切りが必要であることが提案された。これらの手法を検討し、OST と比較することは、各アプローチの潜在的なリスクと利点を理解するために重要であると考えられる。
~Extra-sinus テクニック~
「外側」アプローチ、または後に「上顎洞外」アプローチと呼ばれるようになったこのアプローチ法は、上顎洞を貫通しない手法として紹介された。解剖学的観点からは、「上顎洞外」アプローチに従って埋入されるザイゴマインプラントの開始点と終了点は、OSTと同じである（Fig2）。
2002年、IplikciogluとAkcaもインプラントの長さが長くなってもインプラントプラットフォーム内の応力レベルは低下せず、応力は常にインプラントプラットフォームに集中すると報告した。Nishihara、Hedia、Rangertらも、インプラントの長さに関係なく、中心咬合時ではインプラントプラットフォーム周辺の骨頂皮質骨に、側方変位ではインプラントの長さの最初の3～5 mmに最も高い応力が見られることを確認した以前の著者らの発見を支持している。
ザイゴマインプラントは、次のような際立った特徴を持つインプラントである：
• 一般的に 30 ～ 60 mm の長いインプラント
• 非軸方向に配置される
• 上顎と頬骨で固定される (quad-cortical) か、頬骨のみで固定される (bi-cortical) の場合がある
Ranouard らが述べた標準的なインプラントの一般的な生体力学的原理を適用すると、さまざまな臨床家の間で疑問が生じる可能性がある。したがって、既存の文献のさまざまなレポートを再検討し、中心咬合時と側方移動時で適用される機能的負荷を主に支えているのは上顎の歯槽骨か、もしくは頬骨かを明確にすることが重要と思われる。
~機能的負荷の移行：外科的観点~
Kato、Ujigawa、Freedmanは、有限要素解析（FEA）を用いてザイゴマインプラント、上顎の歯槽骨、頬骨への機能的荷重の伝達を解明しようと試みた。ザイゴマインプラントで支えられた補綴装置に伝達される力についても、機能的荷重下での「単独のザイゴマインプラント」と「クロスアーチスプリントザイゴマインプラント」を比較して研究した。
2005年に加藤は、ドライスカルから分離した頬骨のマイクロCTスキャンを使用して、頬骨の体部の3つの異なる点の骨梁密度を記述した（Fig 4）。
ポイント「Ju」は最も密度の高い骨梁パターンを持つと判定した。整形外科の文献から長骨に対する筋肉の引っ張りの影響を引用して、加藤は、頬骨が前頭頬骨切痕（ポイントJU）の骨密度のためにザイゴマインプラントにかかる負荷を支えると結論付けた。頬骨の外側表面は、上唇の筋肉と融合して挿入する頬骨大筋と小筋（表情筋）の起始部がある。これらの小さな筋肉の収縮が頬骨の骨密度の増加に寄与する可能性は低い。外科医はまた、ザイゴマインプラントの先端部分が、Katoが「中点」と呼ぶ頬骨の骨体内にあり、「Ju」点ではないことを認識すべきである。加藤の頬骨の解剖学の説明と研究の批判的分析に照らし合わせると、咬合力は頬骨によってのみ負担されるというKatoの結論は疑問視されるべきであると筆者は考える。
2007年に宇治川らはFEAを用いて「頬骨弓が光る」ことについても説明し、ザイゴマインプラントが機能的負荷を受ける場合、頬骨が主な支持部となることを指摘した。彼の論文とFEAのFig 5を批判的に検討すると、機能時に活性化するのは咬筋（赤く強調表示された領域）であり、頬骨ではないことが再び示された。したがって、Katoの報告と同様に、機能時に頬骨がザイゴマインプラントの主な支持部であるというこの記事で得られた結論は、科学的にも解剖学的にも裏付けられなかった。
Freedmanは 2013 年に、機能中のザイゴマインプラントにかかる負荷についても説明した。彼の FEA では、ザイゴマインプラントがインプラント プラットフォームが上顎の歯槽骨によって安定し、また頬骨によってその頂点部分で安定している 2 つの同一モデルを作成した。1 つのモデルは、「ザイゴマインプラント プラットフォーム」を安定させていた歯槽骨頂を意図的に除去して修正された。2 番目のモデルは、インプラント プラットフォームでの安定とインプラントの頂点の安定化が維持されたままであった。両モデルとも、中心荷重と側方荷重がかかっていた。彼のデータは、上顎歯槽骨の安定化がないモデル、つまり歯槽骨を除去したモデルではインプラント プラットフォームの荷重が明らかに増加していることを示した (Fig 6)。2015 年、Freedmanは新しい FEA で「副鼻腔外法」を研究しました。この手法では、ザイゴマインプラント プラットフォームの「より補綴的に適切な」位置を実現するために、意図的に歯槽骨を除去した (Fig 7)。
FEA の結果は、上顎歯槽骨に骨の支持がないモデルではザイゴマインプラント プラットフォームの応力レベルが大幅に増加したというものでした (Fig 8a、b)。
2013 年と 2015 年の Freedman の研究では、残存上顎骨頂でのザイゴマインプラント プラットフォームの安定化が適切な力の分散に重要であることが明らかになった。
~機能的負荷の伝達：補綴的観点~
Ujigawaらは、その研究でザイゴマインプラントで支えられたフルアーチ固定性の補綴装置にかかる咬合応力についても具体的に説明した。このFEAでは2つのモデルが作成された。1つは、ザイゴマインプラントを前歯部軸方向インプラントで固定したモデルで、もう1つはザイゴマインプラントを固定しないモデルだった。Ujigawaは、咬合荷重と側方荷重がザイゴマインプラントプラットフォームとザイゴマインプラントの最初の5mmで支えられるというRenouardらの研究を確認した。したがって、ザイゴマインプラントを固定すると、インプラントプラットフォームでの応力度が軽減され（Fig 9）、固定しないザイゴマインプラントに荷重をかけることは推奨されなかった。
ザイゴマインプラント、上顎骨、頬骨の応力をさらに研究し評価するために、2023年にBedrossian-Brunski モデルが作成されました。
~Bedrossian – Brunski モデル ~
ザイゴマインプラントを使用した外科手術および補綴の生体力学的原理に関する最新の文献を検証し更新するために、BedrossianとBrunskiはSkalakモデルとMorgana and Jamesモデルを修正した（Fig 10）。
修正点には、後部カンチレバーの除去、後部サポートをシミュレートするザイゴマインプラント、およびクロスアーチスプリントバーを備えた前部の 2 つの軸方向インプラントが含まれる。ザイゴマインプラントの骨サポートには 2 つのバージョンが作成された。頬骨モデルの 1 つは、ザイゴマインプラント プラットフォームとその頂点に骨サポートがあり、これはBedrossian – Brunski Quad – cortical モデル (BBQ) と呼ばれた。2 つ目のモデルでは、ザイゴマインプラントが頬骨の頂点部分のみで固定され、Bedrossian – Brunski Bi – corticalモデル (BBB) と呼ばれた (Fig 11a、b)。
ザイゴマインプラントで支えられた補綴に対する機能的負荷の影響を研究するために、クロスアーチスプリントBBBおよびBBBザイゴマインプラントモデルと、単独のBBQおよびBBBザイゴマインプラントモデルを作成した（図12a～d）。
~サージカルモデル~
残存上顎骨をシミュレートするために、上顎歯槽骨をシミュレートした 6 mm x 6 mm の三角形の図を作成した。頬骨の本体は、頬骨をシミュレートした 6 mm x 6 mm の長方形の図で表される。上顎隆起と頬骨の皮質-海綿骨の形状は、Fig 13 に示されている通りである。
~Quad – cortical による安定~
これは、ザイゴマインプラントのプラットフォームと頂点部分の安定化を意味する。ザイゴマインプラントの軌道は、ポイント「e」から始まり、上顎骨胞を上外側およびわずかに前方に通過し、頬骨の基部に入り、ポイント「f」から出る。したがって、ザイゴマインプラントのプラットフォームは、それぞれ上顎残存骨舌側壁の皮質骨と上顎洞の皮質底（それぞれ a と b）によって安定する。インプラントの頂点は、上顎洞底の皮質骨と頬骨の外側皮質壁（それぞれ c と d）によって再び安定する（図 14a、b）。したがって、このインプラントは、4 つの皮質骨によって安定している。
~Bi-corticalによる安定~
これは、上顎骨による支持がないザイゴマインプラント プラットフォームを指す。インプラントの頂点は、上顎洞底の皮質骨と頬骨の外側皮質壁によって安定化される骨とインプラントの接触点 (bone to implant contact, BIC) の唯一の点です (図 15a、b に示す c と d)。したがって、インプラントはbi-corticalによる安定のみを備えている。
前述のように、ザイゴマインプラント、残存上顎骨頂、頬骨への咬合力の伝達を研究することは、最適な生体力学的原理を念頭に置いた治療計画を立案するために臨床的に重要である。
Bedrossian-Brunski 研究の焦点は、100 N の垂直荷重と 50 N の水平荷重 (中～低咬合力を表す) を組み合わせた荷重を、Quad-cortical stabilization (QCS) のザイゴマインプラントと bi-cortical stabilization (BCS) のザイゴマインプラントに適用した場合の効果を観察することであった。QCS ザイゴマインプラントに適用された力の大きさを測定し、BCS ザイゴマインプラント モデルと比較した。
以下の事項が測定されました:
• ザイゴマインプラントの垂直方向の変位
• 適用された垂直方向と水平方向の力の組み合わせ
~垂直方向の変位~
QCS および BCS ザイゴマインプラント モデルの両方で垂直方向の変位の度合いを測定するために、10 Ncm の垂直方向の力がザイゴマインプラント プラットフォームに適用された。
QCS ザイゴマインプラントの垂直変位は、+z 軸で 11 µm で、垂直剛性は約 10 N/11 µm または 0.909 N/µm (~1 N/µm) だった (図 16)。BCS ザイゴマインプラントの垂直変位は、+z 軸で 300 µm で、垂直剛性は約 10 N/300 µm = ~0.03 N/µm だった (図 17)。したがって、残存している上顎骨がザイゴマインプラントの垂直変位を制限するのに大きく貢献していることは明らかであった。
~垂直力と水平力の組み合わせ~
ザイゴマインプラントに垂直方向に 100 N、水平方向に 50 N の荷重を加えた場合の効果を検証した。この複合荷重は、患者が補綴に加える機能的な力をほぼ模倣するためである。スプリントモデル (図 18) では、骨内の各インプラントの剛性に違いが生じる可能性がある解析モデル を使用して、4 つのインプラントそれぞれにかかる力を計算した。
ザイゴマインプラントの 3 つの領域、すなわちインプラント プラットフォーム領域、頬骨の中間部、およびその頂点で発生する引張力の大きさを測定した。Quad-cortical で安定し、スプリントされたザイゴマインプラントに加えられた応力の結果は、Fig 19 に示されている。対照的に、Fig 20 に示されているように、bi-corticalで安定し、スプリントされたインプラント モデルでは、ザイゴマインプラント内の引張応力のレベルが増加していた。スプリントされたザイゴマインプラントの頂点部分内の引張応力は、BCZ モデルと比較して、QCZ モデルではそれぞれ 40 MPa から 857 MPa に増加した。
Table 1 は、クロスアーチ スプリント モデルで垂直荷重と水平荷重を組み合わせた場合のザイゴマインプラントの 3 点すべてにかかる力を示している。
クロスアーチ スプリントされていないザイゴマインプラント (Fig 21) の場合、垂直荷重と水平荷重を組み合わせた荷重がかかったときにザイゴマインプラント内で測定された応力は、Fig 22 と 23 に示されている。
Fig 26 の quad-corticalの自立型ザイゴマインプラントの頂点での応力の大きさは 58 MPa だが、自立型 bi-corticalザイゴマインプラントの場合は 1954 MPa である。
Table 2は、自立型モデルにおける垂直荷重と水平荷重の組み合わせによるザイゴマインプラントの3点すべてにかかる力を表している。
上記の結果から、ザイゴマインプラントの先端部に加わる応力は、スプリントされたquad-corticalによって安定したザイゴマインプラントとbi-corticalによって安定したザイゴマインプラントでそれぞれ 40 MPa から 847 MPa に増加している。さらに重要なのは、ザイゴマインプラントの先端部の応力が、単独のquad-corticalによって安定したザイゴマインプラントとbi-corticalによって安定したザイゴマインプラントでそれぞれ 58 MPa から 1195 MPa に増加していることである。このデータは、外科チームによるザイゴマインプラントのquad-cortical 安定化と、補綴チームによるザイゴマインプラントと上顎前歯部インプラントのクロスアーチスプリントが不可欠であることを裏付けている。
~上顎骨と頬骨内の張力~
残存上顎歯槽骨および頬骨内の引張応力をBBQおよびBBBモデルを使用して評価するために、ザイゴマインプラントプラットフォームに100N（垂直）および50N（水平）の力を組み合わせながら、さまざまな測定値を評価した。Fig 24は、残存上顎歯槽骨および頬骨の応力測定点を示している。
BBQ の非スプリントおよびスプリントモデルで上顎歯槽骨内に生じる引張応力は、Fig 25a、b に示されている。機能荷重下では、上顎口蓋側の皮質骨、歯槽骨内の海綿骨、および上顎洞底付近の皮質骨が、垂直荷重および水平荷重下で生じる応力を支える。
BBQ の非スプリントモデルとスプリントモデルで頬骨内に生じる引張応力は、Fig 26c, d に示される。機能負荷下では、quad-cortical によって安定したザイゴマインプラントは、応力が上顎骨に集中するため、頬骨内に公称応力をもたらす。
BBB の非スプリントモデルとスプリントモデルで頬骨内に生じた引張応力は、Fig 27a、b で示す通りである。機能的負荷下では、ザイゴマインプラント プラットフォームが安定していないため、頬骨内で増加した引張応力が測定され、チタンと骨の疲労レベルに達してしまった。
頬骨の皮質骨部と海綿骨部の両方における応力の測定は、ザイゴマインプラントが頬骨内で頂点（bicortical）のみで安定している場合に応力が増大することを明確に示している。ザイゴマインプラントを残存上顎骨頂骨内で安定させることにより、quad-corticalで安定させたザイゴマインプラントで頬骨にかかる応力の程度が大幅に軽減される。
これまでの生体力学的証拠は、ザイゴマインプラントのquad-corticalによる安定がZAGA 0、1、2、3の症例で望ましく、可能であることを裏付けている。著者らはまた、インプラント埋入時に最初にかみ合わせた上顎歯槽骨の2～3 mmが吸収される可能性があることも認識している。その後のフォローアップ診察で歯槽骨の有無を外科的に検査する機会は非常にまれです。したがって、歯槽骨の部分的吸収と完全吸収の可能性を考慮することは合理的だが、証明されていない。上顎骨の辺縁付近を意図的に除去することは推奨されず、ZAGA 0、1、2、3の症例では上顎骨骨頂を残すことを強く推奨する。
2023年、インドのパンジャブ州ルディアナにあるChristian Dental College 補綴科のVarghese氏と同僚は、JPD に「上顎が重度に萎縮した患者のリハビリテーションのためのザイゴマインプラントの3次元有限要素解析」と題する生体力学的研究を発表した。論文は次の文章から始まる：
『ザイゴマインプラントにかかる応力は主に頬骨に伝わると判明しているが、ザイゴマインプラント周囲の骨の応力分布パターンについてはまだ全ての歯科医との間に共通認識が得られていない。』
過去 20 年間に発表された論文とその FEA をレビューした結果、BBQ モデルと BBB モデルを使用して Bedrossian と Brunski が報告したものと同じ結果が得られた。Varghese の研究の結論は次の通りである：
『この結果は研究仮説を否定するものであり、Freedman らの結論と一致しており、ザイゴマインプラントからの応力は主に頬骨を通じて分散されるという広く信じられている考えに疑問を投げかけるものとなった。』
文献を明確化することにより、ザイゴマインプラントを使用する際に最も好ましい生体力学的原理を理解し、採用することが可能となる。したがって、この治療コンセプトを活用した治療計画プロトコルを見直すことが賢明である。
~ザイゴマインプラントを用いた治療計画~
上顎骨の吸収を呈する患者がザイゴマインプラントの候補であるかどうかを判断するには、2次元および3次元による放射線学的評価が最も有用である。2次元の放射線学的評価の使用は、Bedrossian によって説明されている。患者がザイゴマインプラントによる治療の候補であるかどうかを効率的に評価するには、各上顎のゾーンにおける骨量を考慮する。上顎は3つのゾーンに分けることができる。ゾーン1は上顎前歯部、ゾーン2は上顎小臼歯部、ゾーン3は上顎大臼歯部である。ゾーン2と3の骨の欠乏は、ゾーン1に2つまたは4つの軸方向インプラントを埋入するとともに、ザイゴマインプラントを配置する根拠となる（Fig 28）。
上顎全体の歯槽骨萎縮が見られ、ゾーン 1、2、3 の両側の骨が欠損している場合は、Quad-Zygomaコンセプトを検討する(Fig 29)。
ザイゴマインプラントの使用が最適な治療法であると決定されたら、Aparicio が説明した 3 次元放射線学的検査が検討される。頬骨の解剖学に基づく ZAGA 分類では、上顎洞外側壁の陥凹の程度と残存上顎骨頂の口蓋吸収の程度によって分類される (Fig 30)。
ZAGA 分類は 0 から 4 まである。歯科医は患者の 3D スキャンを任意のソフトウェアにインポートし、OST で記述された適切な軌道でシミュレートされたザイゴマインプラントを配置する。これにより、歯科医はザイゴマインプラントのプラットフォームが患者の上顎前部で安定するかどうか、ザイゴマインプラントの中央部分が上顎洞の完全に内側、部分的に内側、または完全に外側にあるかどうかを視覚化して予測できるようになる (Fig 31)。
Aparicio の報告によると、研究対象となった患者の 93.8% は解剖学的所見が ZAGA 0～3 であり、ZAGA 4 と一致する形状を示した患者はわずか 6.5% だった。したがって、大部分の症例でquad-corticalの安定化が可能であるといえる。Fig 32 は、ZAGA 0 と ZAGA 4 を重ね合わせた図である。インプラント プラットフォーム、インプラントの頂点、インプラントの軌跡が互いに直接重ね合わされている。唯一の変数は、上顎洞の側壁の凹面と上顎歯槽骨の吸収の度合いである。この吸収パターンでは、ZAGA 4 症例の骨内でインプラント プラットフォームを安定化できない。
ザイゴマインプラントで支えられた固定性補綴装置（Fixes Prosthesis, FP）の輪郭についても議論することが重要である。一部の歯科医は、ザイゴマインプラントが「口蓋側に寄りすぎている」と誤った指摘をし、その結果、FPのスクリューアクセスホールも「口蓋側に寄りすぎている」としている。ザイゴマインプラントで支えられるFPのニュアンスをよりよく理解するには、上顎歯槽骨の口蓋骨の吸収パターンについて議論する必要がある。
吸収されていない無歯の上顎では、上顎歯槽骨の頂部は「黒点線」で表される。歯列弓の形状は「赤点線」で表される。吸収されていない上顎では、赤い点線を黒い点線の上に重ねて、FPの前歯と臼歯のそれぞれ帯状部と中心窩にスクリューアクセスホールを配置する（Fig 33）。
しかし、上顎歯槽骨の口蓋吸収パターンでは、黒点線は患者の歯列弓形を表す赤点線よりも口蓋側にあります。インプラントが吸収された歯槽骨の上に設置されると、Fig 34に示すように、スクリューアクセスホールは吸収されていない上顎骨と比較して口蓋側に現れる。
インプラントチームにとって重要なのは、上顎歯槽骨の口蓋吸収により、「ZAGAアプローチ」で説明されているように上顎歯槽頂を除去してもザイゴマインプラントのプラットフォームの位置が改善されないことを認識することである。無歯顎の上顎骨がほとんど上方に吸収され、口蓋吸収が最小限に抑えられる孤立したケースでは、スクリュー アクセスホールは吸収されていない上顎骨にに配置できる。
中程度から重度の上顎骨の骨吸収に苦しむ患者に見られる解剖学的制限を認識することで、ザイゴマインプラントの歯槽頂付近での機械的固定を提供することで FP の力の分散が最適化される。
前述の生体力学的原理に従うことで、ザイゴマコンセプトによる萎縮した上顎の再建は、Chrcanovic と Goiato によるシステマティックレビュー で報告されているように、予測が非常に容易である。上顎歯槽骨は機能中のザイゴマインプラントの主な支持部であるため、可能であれば、ザイゴマインプラントの埋入時に上顎歯槽骨頂と頬骨の両方で安定させることが推奨される。ザイゴマインプラントプラットフォームのbi-corticalによる安定を可能とするために、歯槽骨頂を温存するように注意する必要がある。プロビジョナルレストレーションとファイナルレストレーションは、機能負荷下での力の分散を良好にするために、常に後部のザイゴマインプラントを前部の上顎インプラントとでクロスアーチスプリントにする必要がある。スプリントされていないザイゴマインプラントへの負荷は推奨されない。
