モノリス修復用の新しい多結晶半透明ジルコニアセラミックスの機械的信頼性、疲労強度、および生存率解析

Mechanical reliability, fatigue strength and survival analysis of new polycrystalline translucent zirconia ceramics for monolithic restorations.

抄録

本研究では、透光性の異なる3種類のイットリウム安定化ジルコニア（YSZ）材料の、オートクレーブでのエージング（低温劣化）前後の機械的特性（静的および疲労下）、結晶微細構造（単斜晶相、正方晶相、立方晶相）、表面形状を評価した。第2世代（Katana ML/HT - high-translucent）および第3世代（Katana STML - super-translucent および UTML - ultra-translucent）のYSZセラミックス（クラレノリタケデンタル株式会社）から、ISO 6872-2015ガイドラインに従って円盤状の試験片を作製し（最終寸法：直径15mm、厚さ1.2±0.2mm）、二軸曲げ強度試験に供した。MLは主に正方晶からなり、STMLとUTMLは立方晶を示した。エージングにより、MLは単斜晶の含有量が増加し、STMLとUTMLには影響がなかった。トポグラフィ分析では、セラミック表面の粒径の違いが強調され（UTML > STML > ML）、経時変化はこの結果に影響を与えませんでした。ワイブル分析では、MLの特性強度が時効前後とも最も高く、ワイブル弾性率は全グループで統計的に類似していた。ML材は、疲労強度と破断までのサイクル数の両方で、最も高い生存率（ML > STML > UTML）を示した。すべての破断は引張側の表面欠陥に起因していた。第三世代のジルコニア（Katana STMLとUTML）は、完全に安定化した材料（正方晶と立方晶を持つ）であり、オートクレーブによる経時変化に対して全く不活性であり、第二世代のジルコニア（Katana ML - 準安定ジルコニア）よりも低い機械的特性を示した。

This study characterized the mechanical properties (static and under fatigue), the crystalline microstructure (monoclinic - m, tetragonal - t and cubic - c phase contents) and the surface topography of three yttrium-stabilized zirconia (YSZ) materials with different translucent properties, before and after aging in an autoclave (low temperature degradation). Disc-shaped specimens were produced from second generation (Katana ML/HT - high-translucent) and third generations (Katana STML - super-translucent and UTML - ultra-translucent) YSZ ceramics (Kuraray Noritake Dental Inc.), following ISO 6872-2015 guidelines for biaxial flexural strength testing (final dimensions: 15 mm in diameter and 1.2 ± 0.2 mm in thickness), and then subjected to the respective tests and analyses. ML was mainly composed of tetragonal crystals, while STML and UTML presented cubic content. Aging increased the monoclinic content for ML and did not affect STML and UTML. Topographical analysis highlights different grain sizes on the ceramic surface (UTML > STML > ML) and aging had no effect on this outcome. Weibull analysis showed the highest characteristic strength for ML both before and after aging, and statistically similar Weibull moduli for all groups. ML material also obtained the highest survival rates (ML > STML > UTML) for both fatigue strength and number of cycles to failure. All fractures originated from surface defects on the tensile side. Third generation zirconia (Katana STML and UTML) are fully stabilized materials (with tetragonal and cubic crystals), being totally inert to the autoclave aging, and presented lower mechanical properties than the second-generation zirconia (Katana ML - metastable zirconia).