モノリシックおよびマルチイットリア層ジルコニアクラウンの生存率と破壊抵抗性をイットリア含有量の関数として示した．咀嚼シミュレーションによる検討

Survivability and fracture resistance of monolithic and multi-yttria-layered zirconia crowns as a function of yttria content: A mastication simulation study.

抄録

目的:

4種類のモノリシックジルコニアクラウンを咀嚼シミュレーターでサーモサイクルとサーモメカニカル荷重を負荷した際の生存率と耐欠損性を比較する．

OBJECTIVE: To compare four different types of monolithic zirconia crowns in terms of survival rate and fracture resistance after thermocycling and/or thermo-mechanical loading in a chewing simulator.

方法:

繊維強化レジンダイを用いた部分安定化ジルコニア（PSZ）クラウン（n=80）を，マルチイットリア層5Y-PSZ/3Y-PSZ，マルチイットリア層5Y-PSZ/4Y-PSZ，モノリシック4Y-PSZ，コントロールとしてモノリシック3Y-PSZ（n=20）により作製し，各群の半数ずつを咀嚼シミュレータで熱サイクルおよび熱機械荷重を負荷した．各群の半分のサンプルは、110N、1.4Hz、120万サイクルの条件で熱機械的負荷をかけ、同時にサーモサイクル（1万サイクル、5-55℃）を行った。残りの半分は、サーモサイクルのみに供した。サンプルは破壊するまで荷重をかけ、破壊抵抗を測定した。データは二元配置分散分析とTukey's HSDポストホックテスト（α=0.05）により解析された。

METHODS: Partially stabilized zirconia (PSZ) crowns with fiber-reinforced resin die assemblies (n = 80) were fabricated using: multi-yttria-layered 5Y-PSZ/3Y-PSZ, multi-yttria-layered 5Y-PSZ/4Y-PSZ, monolithic 4Y-PSZ, and monolithic 3Y-PSZ as control (n = 20). Half of the samples in each group were subjected to thermo-mechanical loading under 110 N, 1.4 Hz, 1.2 million cycles with simultaneous thermocycling (10,000 cycles, 5-55°C). The other half were subjected to thermocycling alone. The samples were loaded to failure to measure their fracture resistance. The data were analyzed using by two-way ANOVA and Tukey's HSD post-hoc test (α = 0.05).

結果:

すべての試料はエージングプロトコルに耐えることができた．イットリア含有量は歯冠の破壊抵抗に有意に影響した（p<0.0001）．平均破壊抵抗は，高いものから順に3Y-PSZ，4Y-PSZ，2つのマルチイットリア層システムの順であった．2つのマルチイットリア層システムの間の平均差は統計的に有意ではなかった（p=0.98）．機械的負荷プロトコルは，各グループ内の平均破壊抵抗に影響を与えなかった（p＝0.18）．

RESULTS: All specimens survived the aging protocols. The yttria content significantly affected the fracture resistance of the crowns (p < 0.0001). The mean fracture resistance, from highest to lowest: 3Y-PSZ, 4Y-PSZ, followed by the two multi-yttria-layered systems. The mean difference between the two multi-yttria-layered systems were not statistically significant (p = 0.98). The mechanical loading protocol did not affect the mean fracture resistance within each group (p = 0.18).

結論:

各グループ内において，サーモサイクルのみと熱機械的負荷による破壊抵抗に差はなかった．しかし，クラウンの咬合面3分の1のイットリア濃度を高めると，その破壊抵抗は減少した．

CONCLUSIONS: Within each group, there was no difference in fracture resistance after thermocycling alone and thermo-mechanical loading. However, increasing the yttria concentration at the occlusal third of the crown decreased its fracture resistance.

臨床的意義:

実際のイットリア含有量を特定しない「モノリシック・ジルコニア」という用語だけでは誤解を招く恐れがある．この用語は、異なる機械的特性を持つ異なる材料を表している。イットリア含有量はジルコニアクラウンの破壊抵抗と逆の関係にある。多層ジルコニアクラウンの破壊抵抗は、歯頚部でより強いジルコニアによって強制されるよりも、咬合部での弱いジルコニア相の量によって決定される。

CLINICAL SIGNIFICANCE: The term "monolithic zirconia" alone without specifying the actual yttria content is misleading. This term represents different materials with different mechanical properties. The yttria content has an inverse relationship with the fracture resistance of zirconia crowns. The fracture resistance of multi-layer zirconia crowns is determined by the amount of the weaker zirconia phase at the occlusal part of the restoration rather than enforced by the stronger zirconia at the cervical part of the crown.