コンピュータ支援設計および製造のための準静的機械的試験 咬合ベニア ミルド象牙質アナログ材料にセメントで固定

Summary

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。

Abstract

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。

Introduction

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。

Protocol

1.歯のアナログ製造

1. タイポドント下顎第一大臼歯(二股の根を持つ)の咬合面を解剖学的に1mm縮小し、粗いダイヤモンドバーと細かいダイヤモンドバーを使用してマージンを斜角にします。
2. 準備したタイポドントを歯科技工所スキャナーでスキャンします。
3. スキャンしたファイルを CADソフトウェアのOrthoAnalyzer で開きます。 Sculpt ツールキットウィンドウで、 ワックスナイフ ツールをクリックし、 直径 と レベル をそれぞれ 2.6mm と 63μmに設定します。各根の表面を徐々に互いに引き寄せて、二股に分かれた根を1つの根にマージし、製粉プロセスを容易にします(図1)。
4. 5軸フライス盤(図2)を使用して、高圧グラスファイバーラミネート(n = 30)(Garolite、National Electrical Manufacturers Association(NEMA)グレードG10)から歯のアナログダイをフライス加工します。

2. 取り付け

1. 適切なCADソフトウェア(Autodesk Inventor Professional 2025など)を使用して、モデルの歯のルートセクションとPVCエンドキャップ内のスペースにフィットする治具を設計し、試験片の位置と向きが標準化されるようにします。
2. 3Dプリンターを使用して、PMMAまたは同様の弾性率材料でテストトゥートごとに1つの治具を印刷します。
3. ルートパーツとダイをPVCエンドキャップ(通常は内径25 mm、高さ21.5 mm、壁厚5.5 mm)と組み合わせます。
4. 冷間硬化性低粘度エポキシ樹脂を混合し、モデル歯のセメントナメル接合部まで注ぎます。モデル歯の咬合面が流れる樹脂で汚れないように注意してください。室温で少なくとも24時間完全にセットしておきます(図3)。

3.咬合ベニヤの製作

1. 歯のアナログのスキャンファイルをCADソフトウェアにインポートします。
2. [Directions] で、咬合ベニアの挿入方向を決定します。
3. [ インターフェース]で、[ マージンライン ]を選択し、スキャンした歯のアナログのマージンラインをマークします。次に、 Die interface |設定を進める と、セメントギャップを0.025mmに、追加のセメントギャップを0.050mmに調整します。
4. 解剖学デザインでは、Smile Libraryのテンプレートを使用して厚さ1mmの咬合ベニヤをデザインし、Sculptのツールで調整します。
5. 二ケイ酸リチウム(IPS e.max CAD)と樹脂ナノセラミック(Lava Ultimate)ブロック(グループあたりn = 15)を、5軸フライス盤を使用し、製造元の指示に従って粉砕します(図4)。

4. 接着・セメンテーション

1. すべてのマスターダイを超音波装置で90秒間洗浄し、風乾します。その後、5%フッ化水素酸を咬合面に60秒間塗布し、水で十分にすすぎ、風乾します。
2. LD基は、内面を5%フッ化水素酸で20秒間エッチングし、水で十分にすすぎ、風乾します。
3. RNCグループの場合、粒径50μmの酸化アルミニウム粉末を2バール(200kPa、30psi)で10秒間エアアブレードします。余分な砂をアルコールで取り除き、風乾します。
4. 万能接着剤であるシランを塗布し、修復用凹版に二重硬化型接着セメントを充填します。修復物を、40Nの負荷で万能試験機のシリコン充填圧縮ヘッドの下にロードすることにより、準備したマスターダイに配置します。
5. 発光ダイオード(LED)で、通常モード1,000-1,200mW/^cm2 の光強度で1-2秒間硬化させます。余分なセメントを取り除き、各表面の硬化ライトを20秒間続け、万能試験機に5分間放置します。
6. 万能試験機から取り出し、蒸留水37°Cに48時間放置して、セメントが完全に硬化するまで待ちます。
7. テストの前に、細かい油性マーカーを使用して、細かい油性マーカーを使用して、3つの内側外側参照線(正弦波、中央、およびデキストラル)と3つの前後参照線(上部、中央、および下部)を異なる色で描画します。

5.準静的機械試験

1. 圧縮試験用に5 kNロードセルがセットアップされた機械試験機の下部プラテンの中央に試験片を配置します。
2. 直径5.5mmのステンレス鋼球を、中央の基準線の交点にある修復物の中央窩に配置します(図5)。
3. 試験片の周囲に保護用のアクリルリングを配置し、試験機の前にデブリシールドを配置して、飛散するデブリを制限します。
4. クロスヘッドを鋼球とほぼ接触し、負荷と変位がゼロになるまで下げます。
5. 修復物が骨折するまで1 mm / minで圧縮を加えます。これは、負荷が急激に低下することで示されます。この負荷を記録します(図5)。
6. 破断後、シールドとアクリルリングを取り外し、試験片とその破片を慎重に収集します。色付きの線は、その後の分析のためにセラミック片を元の位置に配置するのに役立ちます(図5)。
7. 次の試験片を配置し、グループが完了するまで手順5.2〜5.6に従います。

6. 統計分析

1. Minitabワークシートの1列目と2列目に、実験から取得した材料コードと最大負荷量(N)をそれぞれ入力します。
2. 2つのサンプルに対して独立した t検定を行うには、[ 統計] |基本統計学 |2サンプル t。信頼水準を 95% に設定し、分散が等しいと仮定します。
3. ワイブル分布プロットを作成するには、 統計 |信頼性/サバイバル |分布分析(右打ち切り) |分布 ID プロット。 [変数 ]ボックスで最大荷重値を選択し、[ 変数別 ]ボックスで材料名をオンにして選択し、分布を ワイブルとして指定して [OK]をクリックします。
4. Weibull統計分析を行うには、Stat |信頼性/サバイバル |分布分析(右打ち切り) |パラメトリック分布解析 |ワイブル |グラフ。確率プロットを選択する |上のプロットに信頼区間を表示し、OKをクリックします。

7. フラクトグラフィック解析

1. 実体顕微鏡検査の場合は、接眼レンズカメラを取り付け、実体顕微鏡ソフトウェアを介してサンプルの空中図と側面図の画像(20倍)をキャプチャします。
2. 走査型電子顕微鏡では、試料をセメントエナメル接合部(CEJ)に切断し、超音波洗浄器のアセトン浴に入れてから風乾します。サンプルの空中図と側面図の画像(倍率250〜300)をゴールドコートしてキャプチャします。

Results

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。

骨折したLDおよびRNC咬合ベニアの実体顕微鏡画像を、航空写真と側面図でそれぞれ 図7 と 図8に示します。どちらの試験グループも、中央窩の中央参照線の交点に表面のリング状の亀裂を描きました。この亀裂は、実際には、修復物の深層に広範囲に広がるヘルツ円錐形亀裂システムの一部でした。これは通常、 図9に示すように、外側の亀裂(OC)、内側の亀裂(IC)、および中央の亀裂(MC)で構成されていました。インパウンション部位とは反対側のセメンテーション面から発生し伝播する放射状亀裂は、修復物の薄さとクランチ・ザ・クラウン試験の性質のために特定することが困難でした。しかし、ラジアルクラックとして現れる引張応力によって引き起こされる二次破壊起源は、マスターダイに取り付けられた残りの修復物の周辺領域で観察される可能性がありました。二次破壊原点からの放射状亀裂伝播方向のフラクトグラフィック的特徴を示すフラグメントを 図10に示します。完全なバルク骨折は、骨折が遠位面で頬側に発生したRNC群のサンプルを除いて、両方の修復群の遠位側面に一貫して位置していました。

走査型電子顕微鏡による両試験群の航空写真と側面図の代表的な高倍率画像を 図11 と 図12に示します。20 wt%の高度に架橋されたポリマーマトリックスに80 wt%のナノセラミックフィラーを含浸させたため、RNCから作られたベニヤの破面は、延性骨折の塑性変形の特徴である粗い繊維状の外観を示しました。対照的に、LDから作られた修復物は、亀裂の破壊や転用をほとんど伴わずに、亀裂が亀裂の起源(FO)からより深い層に直接伝播する複数の断片に粉砕されました。また、材料の種類に関係なく、一部の試験片では、破砕線から約1mmの右上の領域に、ステンレス鋼球の元のインピッチング領域が見つかりました。これは、圧縮荷重中にボールが中央の窩に完全に位置合わせされていない場合、ボールが最終位置に滑り込む可能性があることを示しています。

図1:タイポドント下顎第一大臼歯の結合した二股ルートを示す歯科用コンピュータ支援設計ソフトウェアからのデジタル画像。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 2: Milled master die from a highpressure fiberglass laminate disc using a 5-axis dental milling machine. この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。

図3:マスターダイの取り付け。 (A)治具は印刷されたPMMAフィラメントから製造されています。(B)それらはPVCエンドキャップにしっかりと配置され、歯のアナログの向きと位置を標準化します。(C)冷間硬化性低粘度エポキシ樹脂を歯アナログのセメントナメル質接合部まで注ぎ、室温で少なくとも24時間放置して固めます。略語:PMMA =ポリメチルメタクリレート;PVC =ポリ塩化ビニル。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図4:メーカーの指示に従ってフライス加工および仕上げを行った後のCAD/CAMブロック(A)二ケイ酸リチウム、(B)樹脂ナノセラミック。略語:CAD =コンピューター支援設計。CAM = コンピューター支援製造。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図5:準静的機械試験。 (A)5.5mmのステンレス製ボールを修復物の中央窩に置きます。(B) 試験片を5 kNロードセルで万能試験機の中央に置き、アクリルリングとデブリシールドで保護された1 mm/minの圧縮プレートで圧縮します。延長(mm)と最大荷重(N)はソフトウェアに記録されます。(C)破砕された標本のバルク片を慎重に収集し、油性マーカーの色付きの線に従って元の位置に戻します。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図6:LDとRNCで作られた咬合ベニア間の95%CIでの最大破壊荷重のワイブル確率プロット。 95% CI での最大破壊荷重 (N) は、LD (青線) と RNC (赤線) で作られた咬合ベニア間でした。形状パラメータまたはワイブル係数(m)はプロットの傾きを表し、スケールパラメータまたは特性強度(σ) は、故障確率が63.2%(緑の線)の場合の材料の強度値を表します。パラメータと適合線は、最尤法分析を示しています。略語:LD =二ケイ酸リチウム;RNC = 樹脂ナノセラミック。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図7:実体顕微鏡下での二ケイ酸リチウム咬合ベニア(20倍)。 (A)空中写真。(B)側面図。スケールバー = 2 mm (A)、1 mm (B)。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図8:実体顕微鏡下の樹脂ナノセラミック咬合ベニア(20x)。 (A)空中写真;(B)側面図。スケールバー = 2 mm (A)、1 mm (B)。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図9:咬合ベニアの代表的なフラクトグラフィー的特徴。 (A)LDおよび(B)RNC。白い矢印は、一次破壊の原因が発生し、ボールの圧縮から伝播したリング亀裂を指しており、外側のコーン亀裂、内側のコーン亀裂、および中央の亀裂を伴う典型的なヘルツ円錐亀裂を生成します。引張応力によって引き起こされる二次破壊起源は、周辺領域の近くに見つかりました。点線の矢印は、イメージング条件によっては、アレスラインなどの他の特徴にも気付くことができる亀裂の伝播方向を示しています。スケールバー = 2 mm (A)、1 mm (B)。略語:LD =二ケイ酸リチウム;RNC =樹脂ナノセラミック;1° FO = 一次骨折原点;2° FO = 二次骨折起点;OC = アウターコーンクラック;IC =内側のコーンの亀裂;MC = 中央値の亀裂;DCP = 亀裂伝播の方向AL = アレスライン。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図10:咬合性ベニア片の代表的なフラクトグラフィー的特徴(A)LDおよび(B)RNC。 二次骨折の起点は、咬合ベニヤの縁に近かった。点線の矢印は、ミストゾーン、ツイストハックル、ウォールナーライン、アレストラインなどの他のフラクトグラフィック特徴とともに、亀裂の伝播方向を示しています。スケールバー= 1 mm。略語:LD =二ケイ酸リチウム;RNC =樹脂ナノセラミック;2° FO = 二次骨折起点;DCP = 亀裂伝播の方向AL = 逮捕線;M =ミストゾーン;TH = ねじれたハックル。WL = ウォールナー線。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図11:骨折したLD咬合ベニアの代表的なSEM画像(A)空中写真。(B)側面図。白い矢印は、ステンレス鋼球の最初のインパクションを表しています。スケールバー= 1 mm。略語:LD =二ケイ酸リチウム;SEM=走査型電子顕微鏡。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図12:骨折したRNC咬合ベニアの代表的なSEM画像。(B)側面図。スケールバー= 1 mm。略語:RNC =樹脂ナノセラミック;SEM=走査型電子顕微鏡。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

テーブル 1. この表をダウンロードするには、ここをクリックしてください。

Discussion

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。

微細構造コンポーネントと加工技術の違いは、物理機械的特性、光学特性、熱膨張係数(CTE)、化学^溶解度3など、歯科用CAD / CAM材料の特性に影響を与える可能性があります。機械加工後、LDは通常、メタケイ酸塩結晶子を~377 MPaの曲げ強度と67.2 GPa 32,33,34の弾性率を持つ完全に結晶化した二ケイ酸リチウム結晶に変換するための熱処理を必要とします。対照的に、RNCは後処理を必要とせず、曲げ強度は最大200 MPa、弾性率は12.7 GPa³⁴でした。いくつかの研究では、単純な寸法を使用した一般的な標準試験からの曲げ強度値は、複雑な形態と厚さが異なる歯科修復物の故障荷重と相関しないことがわかりました15,16,17。

この研究では、RNCから作られた1mm咬合ベニアの破壊抵抗はLD群のそれよりも優れており、天然歯を使用して行われた以前の研究と同様の結果が得られました35,36,37。このハイブリッド材料の高い耐荷重能力は、セラミックフィラーと樹脂複合マトリックスの強度と弾力性に由来する可能性があり、これにより、その弾性率を象牙質(15 GPa)および象牙質アナログ材料(16.5 GPa)と調和させ、応力分布^14,38を強化します。この研究では、老化プロセスと咀嚼シミュレーションを計算に組み込んでいなかったため、これらの修復物の長期的な強度値を表すことができませんでした。しかし、初期のCAD/CAM複合樹脂から作られた咬合ベニアの生存率は、^LD39,40よりも高いと報告されています。

歯科用合金とは異なり、歯科用セラミックスは、欠陥サイズの分布の変動により、強度値のガウス分布または正規分布を示さない⁴¹。その故障は通常、大きなサイズの欠陥集団と関連しており、一般に、故障頻度を分布の右側に重み付けします。したがって、材料の強度の信頼性を確認するために、パラメトリック回帰が必要になります。BS EN 61649:2008によると、ワイブル統計分析は、n = 10という小さなサンプルサイズで適用できますが、信頼性^は42に制限されています。大きなサンプルサイズ、通常は20より大きいサンプルサイズが、統計的信頼性とより小さな推定誤差を確保するために必要となる⁴³。ワイブル率(m)の値が低い材料は、広い範囲で破損または破損する可能性があります。対照的に、値が大きいものは、強度分布が狭いため、最も高い応力領域で破損する可能性が高くなります。市販の歯科用セラミックスのほとんどのm値は5〜15 ⁴³の間にありますが、この研究で使用されたCAD/CAM材料の両方の結果は~6.7であり、より多くのテストサンプルを含めると異なる可能性があります。

将来の歯科研究は、バイオセーフティの問題や人権法⁴⁴により多くの懸念が寄せられるようになると、 in vitro 実験試験の代替材料にもっと依存するようになるかもしれない。この研究では、機械的強度が低く、剥離の問題があるポリメチルメタクリレート(PMMA)よりも、エポキシ樹脂を含浸させたガラス繊維織物から作られたミルド象牙質アナログ材料の使用を促進します⁴⁵。ガラス繊維入りポリアミドは、実験室での実験²⁴の代替材料としても提案されている。それにもかかわらず、これらの合成材料は、同様の弾性特性と接着能力を持っているにもかかわらず、天然の歯を完全に置き換えることはできないかもしれません。最近の研究では、エポキシガラスラミネートまたはガラス充填ポリアミドでセメントで接合された二ケイ酸リチウムクラウンは、天然象牙質²⁵に接着した場合よりも高い耐疲労性を示したことがわかりました。

この研究では、対照群に天然歯が含まれていないため、このような結果を比較することはできません。しかし、2つ以上の異なるベニヤ材料を比較すると、天然歯の人工モデルを使用すると再現性が向上し、供給、保管、滅菌、または病気の伝染の心配はありません。エポキシガラスラミネートの唯一の懸念は、その表面硬度であり、特にルート分岐部でのフライス加工プロセスを妨げていました。歯根膜を欠損した単一の非解剖学的根を使用することを単純化しても、修復物⁴⁶の耐荷重挙動は変わらない。これらの代替材料の機械的特性と、さまざまなアプローチによる他の修復材料との接着性能を完全に正当化するには、さらなる研究が必要です。

この研究では、単調一軸圧縮試験の圧子として非固定ステンレス鋼ボールを使用することの実現可能性も強調しています。実験室試験では、ブラント、ピストン、ハーフボール、ボール形状14,47,48,49,50など、いくつかのタイプの固定圧子が使用されています。ただし、これらは試験材料のある場所に望ましくない応力を生成する可能性があります。さらに、それは、アンタゴニストの尖が偏心^51,52まで0.5または1mmまで移動することができる臨床位置をモデル化していない。固定圧子とは異なり、この研究で使用したステンレス鋼球は、わずかに動いてプロテーゼの中心に接触して応力を放散できるため、単一の傾斜面での応力の蓄積を防ぐことができます。以前の研究と同様に、フラクトグラフィー調査では、単調荷重を伴う荷重対破壊は、荷重部位^6,14の反対側の接着面から発生する表面下亀裂システムを完全に描写できない可能性があることが明らかになりました。しかし、この研究では、縁部の表面下放射状亀裂が両方の修復群で観察され、長期間の日常的な使用によるセラミックプロテーゼの共通の故障を示しています^53,54。したがって、低侵襲義肢のマージンの機械加工プロセスに注意を払うことは、故障イベントをエスカレートさせる可能性のある外因性の欠陥や欠陥を作成しないために不可欠です。

この研究の限界内で、CAD / CAM樹脂ナノセラミックから作られた1mm咬合ベニアは、従来の二ケイ酸リチウムよりも優れた耐破壊性を持っていると結論付けることができます。それでも、どちらも自発的および非自発的な最大咬合力に対して十分な骨折強度を示し、低侵襲スキームの下で後歯を修復するための有望な材料です。この研究の準静的機械的試験は、臨床的に関連する亀裂システムが見られる最大耐荷重能力を通じて、おそらく配置後の初期段階で、歯科用CAD / CAM修復材料の強度の手がかりを与えることができます。高度なケイ酸アルミニウムリチウム(LAS)、ジルコニア強化二ケイ酸リチウム(ZLS)、およびその他の歯のアナログ材料などの新しい修復材料は、人工老化と口腔条件のシミュレーションの下で、この提案された実験室環境でさらに調査できます。

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
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