ゲル後の収縮、カスプの変形、接着強さ、収縮応力に及ぼす温度と湿度の影響 - 口腔内環境をシミュレートするチャンバーの構築

Effect of temperature and humidity on post-gel shrinkage, cusp deformation, bond strength and shrinkage stress - Construction of a chamber to simulate the oral environment.

抄録

目的:

大型のクラスII修復物を装着した臼歯において、ゲル後の収縮率（Shr）、咬頭変形（CS）、微小引張接着強さ（μTBS）、弾性率（E）、収縮応力に及ぼす環境の影響を評価する。

OBJECTIVES: Evaluate the effect of environment on post-gel shrinkage (Shr), cuspal strains (CS), microtensile bond strength (μTBS), elastic modulus (E) and shrinkage stress in molars with large class II restorations.

方法:

60本のヒト臼歯に、標準化されたII級中咬合-遠心窩形成を行った。2種類のコンポジットレジン(CHA, Charisma Diamond, Heraus KulzerおよびIPS Empress Direct, Ivoclar-Vivadent)を使用し、3つの環境条件(22℃/50%湿度、37℃/50%湿度、37℃/90%湿度)をカスタム開発したチャンバーでシミュレートした。Shrはストレインゲージ法を用いて測定した（n=10）。CSはストレインゲージを用いて測定した。歯の半分（n=5）は、マイクロ硬さ圧子を用いて、異なる深さにおける弾性率（E）とヌープ硬さ（KHN）を評価するために使用された。もう半分（n=5）はμTBSの測定に使用した。複合材料と環境条件は，歯牙修復物の2次元有限要素解析でシミュレートした．重合収縮はShrのデータを用いてモデル化した．Shr、CS、μTBS、KHNおよびEデータは、二元配置分散分析およびTukey検定を用いて統計的に分析した（有意水準：0.05）。

METHODS: Sixty human molars received standardized Class II mesio-oclusal-distal cavity preparations. Restorations were made with two composites (CHA, Charisma Diamond, Heraus Kulzer and IPS Empress Direct, Ivoclar-Vivadent) using three environment conditions (22°C/50% humidity, 37°C/50% humidity and 37°C/90% humidity) simulated in custom developed chamber. Shr was measured using the strain gauge technique (n=10). CS was measured using strain gauges. Half of the teeth (n=5) were used to assess the elastic modulus (E) and Knoop hardness (KHN) at different depths using microhardness indentation. The other half (n=5) was used to measure the μTBS. The composites and environment conditions were simulated in a two-dimensional finite element analysis of a tooth restoration. Polymerization shrinkage was modeled using Shr data. The Shr, CS, μTBS, KHN and E data were statistically analyzed using two-way ANOVA and Tukey test (significance level: 0.05).

結果:

両複合材料とも、Shr、CS、μTBS、収縮応力は同等であった。CHAはIPSよりも高い弾性率を示した。μTBSは温度に関係なく、湿度が低い群では同程度であり、湿度が高い群では高かった。EとKHNは、CHAでは深さを通して一定であった。EおよびKHN値は、IPSにおいてのみ環境の影響を受け、主に窩洞深部で影響を受けた。象牙質/コンポジット界面の収縮応力はμTBSと高い逆相関を示した。エナメル質の収縮応力はCSと高い相関を示した。

RESULTS: Both composites had similar Shr, CS, μTBS and shrinkage stress. CHA had higher elastic modulus than IPS. Increasing temperature and humidity significantly increased Shr, CS and shrinkage stress. μTBS were similar for groups with lower humidity, irrespective of temperature, and higher with higher humidity. E and KHN were constant through the depth for CHA. E and KHN values were affected by environment only for IPS, mainly deeper in the cavity. Shrinkage stress at dentin/composite interface had high inverse correlation with μTBS. Shrinkage stress in enamel had high correlation with CS.

結論:

温度と湿度が上昇すると、試験したいずれのコンポジットレジンにおいても、ゲル後の収縮とカスプ変形が大きくなり、歯質と歯／修復物界面の収縮応力も大きくなった。口腔内環境条件をシミュレートするために開発されたチャンバーは、in vitro研究の現実性を向上させる。臨床的意義 コンポジットレジン修復物の生体力学的挙動をより良く決定するためには、口腔内の温度と湿度をシミュレートすることが重要である。ラバーダム防湿を用いた修復処置中の高湿度の回避は、咬頭変形および収縮応力を減少させ、後方コンポジットレジン修復物の接着強度を向上させる可能性がある。

CONCLUSIONS: Increasing temperature and humidity caused higher post-gel shrinkage and cusp deformation with higher shrinkage stresses in the tooth structure and tooth/restoration interface for both composites tested. The chamber developed for simulating the oral environment conditions will improve the realism of in vitro studies. Clinical significance Simulating oral temperature and humidity is important to better determine the biomechanical behavior of composite resin restoration. Avoiding high humidity during restorative procedures using rubber dam isolation may reduce cuspal deformation and shrinkage stress and improve the bonding strength of posterior composite restorations.