インハウス3Dプリントアライナー：機械的特性に及ぼす生体内経時変化の影響

In-house 3D-printed aligners: effect of in vivo ageing on mechanical properties.

抄録

目的:

3Dプリンターで作製した歯列矯正用アライナーの機械的特性について、口腔内加齢による変化を検討すること。

OBJECTIVE: To investigate alterations in the mechanical properties of in-house three-dimensional (3D) printed orthodontic aligners after intraoral ageing.

材料と方法:

16個の3Dプリントアライナー（TC-85DACレジン、Graphy社、ソウル、韓国）を使用し、10個のコントロール（未使用）アライナーと、1週間の使用後に4人の患者から回収した6個の材料（回収群）に分けた。コントロール群の試料は、減衰全反射-フーリエ変換赤外分光法（ATR-FTIR）で分析した。対照群／回収群の試料は樹脂に包埋し、機器付き圧子試験（IIT）に供して力-圧子深さ曲線を記録し、以下を算出した（ISO 14577-1, 2002規格に準拠）：マルテンス硬さ(HM)、押し込み弾性率(EIT)、弾性指数(ηIT)、押し込み緩和指数(RIT)。コントロールと回収した3Dプリントアライナー間の差は、α=5%でMann-Whitney/t-検定を用いてチェックした。

MATERIALS AND METHODS: Sixteen 3D-printed aligners (TC-85DAC resin, Graphy, Seoul, Korea) were used for the purpose of the study, which were divided into 10 control (not used) aligners and 6 materials retrieved from 4 patients after 1-week service (retrieved group). Samples from the control group were analysed by attenuated total reflectance-Fourier-transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy. Samples from control/retrieved groups were embedded resin and subjected to instrumented indentation testing (IIT) to record force-indentation depth curves, calculating the following (as per ISO 14577-1, 2002 standard): Martens hardness (HM), indentation modulus (EIT), and elastic index (ηIT), and the indentation relaxation index (RIT). Differences between control and retrieved 3D-printed aligners were checked with Mann-Whitney/t-tests at an alpha = 5%.

結果:

ATR-FTIR分析により、アライナーはビニルエステル-ウレタン材料で作られていることが示された。IITテストの結果は以下の通りであった：HM（コントロール：中央値91.5N/mm2、四分位範囲[IQR]88.0-93.0/アスリート：中央値90.5N/mm2、IQR89.0-93.0）；EIT（コントロール、平均2616.3MPa、標準偏差[SD]107.0MPa/アスリート、平均2673.2MPa、SD149.4MPa）；ηIT（対照：中央値28.6％、IQR28.2-30.9％／再取得時：中央値29.0％、IQR28.7-29.2％）；およびRIT（対照：中央値45.5％、IQR43.0-47.0％／再取得時：中央値45.1％、IQR45.0-45.3％）。as-retrievedとコントロールのアライナーの間には、試験した機械的特性のいずれにおいても差は認められなかった（すべての場合においてP > 0.05）。

RESULTS: ATR-FTIR analysis showed that aligners were made of a vinyl ester-urethane material. The results of the IIT testing were: HM (control: median 91.5 N/mm2, interquartile range [IQR] 88.0-93.0/as-retrieved: median 90.5 N/mm2, IQR 89.0-93.0); EIT (control, mean 2616.3 MPa, standard deviation [SD] 107.0 MPa/retrieved, mean 2673.2 MPa, SD 149.4 MPa); ηIT (control: median 28.6%, IQR 28.2-30.9%/as-retrieved: median 29.0%, IQR 28.7-29.2%); and RIT (control: median 45.5%, IQR 43.0-47.0%/as-retrieved: median 45.1%, IQR 45.0-45.3%). No differences between as-retrieved and control aligners were found for any of the mechanical properties tested (P > 0.05 in all instances).

結論:

3Dプリンターで作製したアライナーの機械的特性は、1週間の使用期間後も影響を受けなかった。

CONCLUSION: The mechanical properties of the in-house 3D-printed aligners tested were not affected after 1 week in service period.