象牙質アナログ材料にセメントで固定された低侵襲後方コンピュータ支援設計および製造修復物の破壊強度を決定するために、非固定ステンレス鋼球を使用した準静的荷重対骨折試験が開発されました。この試験では、歯科修復物の骨折に関与する典型的な負荷レジームをモデル化しています。
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象牙質アナログ材料にセメントで固定された低侵襲後方コンピュータ支援設計および製造修復物の破壊強度を決定するために、非固定ステンレス鋼球を使用した準静的荷重対骨折試験が開発されました。この試験では、歯科修復物の骨折に関与する典型的な負荷レジームをモデル化しています。
現在の低侵襲治療体制では、修復された歯の活力、審美性、機能を維持するために、マイナーな歯の準備とより薄い生体模倣セラミック修復物が使用されます。新しいコンピュータ支援設計およびコンピュータ支援製造(CAD/CAM)セラミックライク材料が利用可能になりました。寿命を保証するために、歯科臨床医は、比較的脆いガラスマトリックスセラミックと比較して、これらの新しく発売された製品の機械的強度を知っている必要があります。さらに、特にパンデミック後、実験室での研究のために代替歯が推進されており、その適用にはより多くの証拠的なサポートが必要です。
この研究では、厚さ 1 mm の CAD/CAM 咬合ベニアの破壊強度を決定するための単調荷重破壊試験のラボ プロトコルを開発しました。マスターダイは、水和象牙質と同様の弾性率と接着強度を持つ高圧グラスファイバーラミネートからフライス加工されました。それらは、冷間硬化型エポキシ樹脂でポリ塩化ビニル(PVC)エンドキャップに取り付けられました。咬合ベニアは、卓上修復物とも呼ばれ、二ケイ酸リチウム(LD)と樹脂ナノセラミックブロック(RNC)から粉砕され、二重硬化型接着樹脂セメントを使用して準備されたマスターダイにセメントで固定されました。蒸留水に37°Cで48時間保存することにより、完全に硬化させることが許可されました。
その後、すべてのサンプルを万能試験機に置き、固定されていない5.5mmのステンレス製ボールを介してロードしました。これにより、拮抗歯に対して発生するような横方向の動きが可能になりました。圧縮は1mm/minの速度で加えられ、荷重-変位グラフが生成されました。RNC群(3,212.80 ± 558.67 N)の修復物の平均最大耐力は、LD群(2727.10 ± 472.41 N)よりも有意に高かった(p < 0.05)。テスト中に剥離は見つかりませんでした。両方のCAD/CAM材料は、同様の欠陥分布を持つ可能性があります。積込み部位ではヘルツ円錐形亀裂が見られたが、セメンテーション表面から伝播する放射状亀裂は両群とも縁付近で発見された。
メタルフリーの修復物は、その優れた光学特性と生体適合性により、現在、前歯列および後歯列で非常に好まれています1。ただし、このような材料の主な欠点は、破壊2に対する感受性です。ほとんどのセラミックスは、低ひずみ3下でも引張応力によって発生する亀裂に対して脆弱です。歯科用セラミック補綴物の骨折は、通常、咀嚼中に発生する引張応力に長期間さらされることによるゆっくりとした放射状亀裂の成長から発生します4。その弱点は、材料内の内在的な欠陥や欠陥、および製造や後処理による外在的な欠陥によってエスカレートします5。歯科用CAD/CAM材料の曲げ強度、引張応力に耐える能力は、一軸(3点または4点曲げ)および二軸曲げ試験(ボールオンリング、リングオンリング、およびピストンオン3ボール)などの標準試験を通じて達成および比較することができます。一方、亀裂成長に抵抗する材料の能力である破壊靭性は、シングルエッジのノッチビームと押し込み試験から導き出すことができます。しかし、これらの試験では、異なる解剖学的構成6のセメントプロテーゼの挙動を完全に予測し、表現することはできません。他の単調または動的機械的試験は、さまざまな臨床的側面でその性能を正当化するために導入されています7,8。
骨折する荷重または「クラウンをクランチする」試験は、複雑な形状のセラミック修復物の強度を調査し比較するために、歯科で広く使用されています9,10。単調な一軸圧縮は、壊滅的な骨折が発生するまで、垂直方向または横方向の修復物に準静的に作用します。材料の破壊強度は最大荷重力から決定できますが、亀裂の位置や方向などの破壊モードは顕微鏡で調べることができます。良好な修復物は、自発的な最大咬合力、頭蓋顎顎の生体力学の影響下で顎エレベーター筋によって生成される最大の咀嚼力、および反射経路11,12(後歯で最大900Nになる可能性がある)からの圧縮応力と引張応力の両方に耐えることができるはずです3。さらに、ブラキシズムは、同じ領域で力を無意識のうちに1,200Nに増加させることができる13。材料特性(すなわち、弾性率)に加えて、形状、厚さ、接着性セメント、および欠陥分布は、任意の補綴物の強度に影響を与える14。しかし、非臨床的な高力と失敗メカニズムが臨床状況と異なるため、そのようなテストの臨床的関連性について議論が提起されています6,14。ステップストレス分析と口腔内状態を含む耐疲労性試験は、歯科修復物の寿命を予測するためのより現実的なアプローチである可能性があります7。それにもかかわらず、破壊への荷重は、メーカーのデータが信頼できない可能性のある市場に投入された新しいCAD / CAMセラミック材料の強度を比較するための、迅速、簡単、かつ再現性のあるin vitro試験です15,16,17。この結果は、パラファンクション活動による極端な力や、硬い種子や砂利を噛むなどの予期せぬ臨床状況に対する補綴物の耐性を反映している可能性があり、これは歯科補綴物の故障も引き起こします18,19,20,21。
後歯のリハビリテーションへの使用が増えるにつれ、フライス加工および印刷されたCAD / CAM材料で作られた咬合ベニアの機械的性能は、材料の種類、補綴設計、歯のアバットメント準備設計、厚さ、表面処理、接着剤接着、および溶融セメントシステム22,23を含むさまざまな側面について調査されています。.ただし、データはまだ限られており、試験材料はガラスマトリックスセラミックと従来のCAD / CAM複合材料からのものです。代替のハイブリッド材料であるレジンナノセラミックスが利用可能になりました。ナノセラミックフィラーの強度と樹脂マトリックスからの弾力性を組み込んでいると主張しており、薄くて低侵襲の修復に適している可能性があります。ただし、その機械的性能、特に大臼歯領域では、臨床的意味についてより多くの裏付けとなる証拠が必要です。
これまで、研究者は実験室でのテストで天然の歯に代わる材料を持っていませんでした。高圧グラスファイバーラミネート(全米電機工業会;NEMAグレードG10)は、ガロライトの商品名で、201014年以来、歯科用セラミックスの機械的試験のための象牙質アナログ材料として提案されています。これは、高圧下でエポキシ樹脂に浸されたガラス繊維の多層からなる熱硬化性複合材料です。水和象牙質14,24と同様の弾性特性、疲労挙動、および接着接着強度により、高応力条件に耐えることができます。これは、検体の準備、標準化、および倫理的承認に関して天然歯よりも利点があり、バイオセーフティーの懸念が軽減されるため時間を節約できます24。表面処理は、5%または10%フッ化水素酸で60秒から90秒までエッチングし、シランカップリング剤14,24を塗布することによって行うことができる。それにもかかわらず、この材料を使用したセメントプロテーゼに関する研究は限られており、既存の証拠の信頼性にはまだ疑問があります24,25。
この研究では、象牙質アナログ材料からフライス加工されたマスターダイにセメントで固められた厚さ1mmの咬合ベニアを非固定ステンレス鋼球に対して単調な荷重破壊試験の実験室プロトコルを開発しました。二ケイ酸リチウム (LD) - IPS e.max CADと樹脂ナノセラミック (RNC) - Lava Ultimateの2つの歯科用CAD/CAM材料の最大耐荷重能力は、グループあたりn = 15で、2サンプルの独立した t検定とワイブル統計分析を通じて定量化され、統計的に比較されました。また、光立体顕微鏡および走査型電子顕微鏡でも破壊パターンを調査しました。この研究の仮説は、これが臨床応用における咬合ベニアの故障をモデル化する適切な方法であるというものでした。統計的帰無仮説は、2 つの材料から作られた咬合ベニア間の最大耐荷重能力に差はないはずであるというものでした。
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1.歯のアナログ製造
2. 取り付け
3.咬合ベニヤの製作
4. 接着・セメンテーション
5.準静的機械試験
6. 統計分析
7. フラクトグラフィック解析
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サンプルサイズの計算は、参照されたソフトウェアを使用して実行され、0.39の効果サイズが生成され、グループあたりn = 13の最小サンプルサイズが提案されました。ただし、この研究では、5%の差を検出するためにn = 15のサンプルサイズが選択されました。帰無仮説は棄却されました。LD(二ケイ酸リチウム:2,727.10 ± 472.41N)群から作られた厚さ1mmの咬合ベニア(n=15/群)の最大載荷力の平均値は、曲げ強度が高いにもかかわらず、RNC(樹脂ナノセラミックス:3,212.80 ± 558.67N)群(p < 0.05)よりも有意に低かった。故障確率が63.2%の場合のLDのスケールパラメータまたは特性強度(σ)は、RNCグループよりもわずかに低くなっています。しかし、LDの確率プロットの傾き(95%CI)で示される形状パラメータまたはワイブル率(m)は、 図6に示すようにRNCグループと類似しており、両方の材料が内部の欠陥または欠陥の分布が類似している可能性があることを反映しています。すべてのデータを 表1に示します。
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近年、低侵襲の咬合ベニアは、現代の修復歯科でますます注目を集めています。これらの修復物は、通常、モノリシックCAD/CAMガラスマトリックスセラミック、多結晶、およびハイブリッド材料26から製造される。保存的歯の準備、歯の準備、印象採図とセメンテーション、および辺縁歯肉の保存中のアクセスと視認性の容易さは、利点として推進されています26,27。現在のガイドラインでは、耐久性と機械的性能を確保するために、支持する尖端と中央窩に1.5〜2.0 mmの厚さを推奨しています28,29。しかし、良好な実験的生存率のために、0.7-1.0 mmの厚さの極薄咬合ベニアは現在、低侵襲修復アプローチとして広く採用されています26,30,31。
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著者は、宣言する利益相反を持っていません。
この研究は、タイのバンコクにあるマヒドン大学歯学部から資金提供を受けています。著者らは、この研究における専門的な技術的インプットと指導について、工学・材料科学部のエリカ・ディ・フェデリコ博士とロンドンのクイーン・メアリー大学地理学部のトーマス・ケリー博士に感謝します。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 3Dプリンティング(SLA) | Formlabs, Somerville, MA, USA | Form3 | |
| +3Shape Dental Designer CADソフトウェア | 3Shape A/S、デンマーク、コペンハーゲン、 | 歯のアナログおよびベニア用CADソフトウェア | |
| 5%フッ化水素酸 | Ivoclar Vivadent、Schaan、リヒテンシュタイン | IPSセラミックエッチングゲル | |
| アルミナ粉末 | Ronvig歯科製造。A/S, Daugaard, Denmark | ||
| Bluehill Universal 材料試験ソフトウェア | Instron Mechanical Testing Systems、米国マサチューセッツ州 | ||
| CamLabLiteソフトウェア | Bresser UK Ltd, Kent, UK | Stereomicroscopy Software | |
| 冷間硬化型低粘度エポキシ樹脂 | Struers SAS, Champigny-sur-Marne, France | ||
| デュアルキュア樹脂セメント | 3M、セントポール、ミネソタ | Rely X Ultimate Adhesive Resin Cement | |
| Eyepieceカメラ | ToupTek Photonics Co., Ltd.、杭州、中国 | ||
| 高圧ガラス繊維ラミネートディスク (G10) | PAR Group Ltd, Lancashire, UK | ||
| IPS e.max CAD | Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein | YB54G9/605330 | 低半透明性, A3, C14 |
| ラボラトリースキャナー | 3Shape A/S, Copenhagen, Denmark | D900L | |
| Lava Ultimate | 3M ESPE, Saint Paul, MN, USA | 9541467/3314A3-LT | 低半透明性, A3, 14L |
| 発光ダイオード (LED) 硬化ライト | Woodpecker Medical Instrument、桂林省、中国 | ||
| フライス盤 | VHF camfacture AG, Amnnerbuch, Germany | VHF S2 | |
| Minitab 18 | Minitab Inc、State College、PA、米国 | ||
| nQuery Advisorバージョン9.2.10 | Statistical Solutions Ltd., CA, USA | Statistical Software | |
| ポリ塩化ビニルエンドキャップ | プラスチックパイプショップ株式会社、スターリング、英国 | 25 mm X 21.5 mm; | |
| 走査型電子顕微鏡 | テスカン、ブルノ、チェコ共和国 | テスカンベガ | |
| シランカップリング剤 | 3M, Saint Paul, MN, USA | RelyX Ceramic Primer | |
| Autodesk Inventor Professional 2024 | Autodesk, San Francisco, CA, USA | CADソフトウェア | |
| , スパッタ真空コーター | イーストサセックス州クォーラム | MiniQS スパッタコーター | |
| Stata18 | StataCorp LLC、カレッジステーション、テキサス州、米国 | ||
| 実体顕微鏡 | Carl Zeiss AG, Oberkoche, Germany | ツァイスステミ 508 | |
| タイポドント下顎第一大臼歯 | Frasaco GmbH, Tettnang, Germany | ANA-4 Z3RN-36 | |
| ユニバーサル歯科用接着剤 | 3M、セントポール、ミネソタ州、米国 | スコッチボンドユニバーサル接着剤 | |
| ユニバーサル試験機 | Instron Mechanical Testing Systems、Norwood、MA、USA | Intron 5900-84 |
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