歯科修復物における接着剤-セラミック界面挙動。FEM研究とSEM調査

Adhesive-Ceramic Interface Behavior in Dental Restorations. FEM Study and SEM Investigation.

抄録

本研究の目的は、インレー修復物およびオンレー修復物において、加わる外力の方向と値に応じて作用する応力レベルを特定することである。本研究は、プレス二ケイ酸リチウムとモノリス、ジルコニアという3種類のセラミックと、自己接着性、ユニバーサル、デュアルキュアセメントという3種類の接着システムの有限要素法（FEM）を用いて行った。FEMに加えて、走査型電子顕微鏡（SEM）を用いて、インレー／オンレーと歯面構造の界面解析を行った。損傷していない大臼歯のコンピュータ断層撮影画像に基づいて幾何学モデルを再構築し、インレーとオンレーの再構築を誘導する幾何学的手順を実施した。その後、2つの機能モデルを、検討した接着剤とセラミックに応じて、異なる外力の方向と異なる材料特性でシミュレーションした。接着セメントの種類によって3つのグループに分け、30本の抜去歯に対して走査型電子顕微鏡（SEM）を行った。FEMシミュレーションとSEM調査の両方から、インレーおよびオンレー修復における接着剤-歯質構造および接着剤-セラミック界面の機械的挙動が非常に良好であることが明らかになった。すべての結果から、方向に関係なく生理的な咀嚼力を加えても、インレーおよびオンレー修復物のいずれにも機械的破壊は生じないという結論が得られた。修復物と歯質との間の接着結合は、セラミック修復物を安定させ、外力の作用に対してより高い強度をもたらすことができる。

The purpose of this study is to identify the stress levels that act in inlay and onlay restorations, according to the direction and value of the external force applied. The study was conducted using the Finite Element Method (FEM) of three types of ceramics: pressed lithium disilicate and monolith, zirconia, and three different adhesive systems: self-adhesive, universal, and dual-cure cements. In addition to FEM, the inlay/onlay-dental structure interface analysis was performed by means of Scanning Electron Microscopy (SEM). The geometric models were reconstructed based on computer tomography images of an undamaged molar followed by geometrical procedures of inducing the inlay and onlay reconstructions. The two functional models were then simulated for different orientations of external force and different material properties, according to the considered adhesives and ceramics. The Scanning Electron Microscopy (SEM) was conducted on 30 extracted teeth, divided into three groups according to the adhesive cement type. Both FEM simulation and SEM investigations reveal very good mechanical behavior of the adhesive-dental structure and adhesive-ceramic interfaces for inlay and onlay reconstructions. All results lead to the conclusion that a physiological mastication force applied, regardless of direction, cannot produce a mechanical failure of either inlay or onlay reconstructions. The adhesive bond between the restorations and the dental structure can stabilize the ceramic restorations, resulting in a higher strength to the action of external forces.