多層ジルコニアセラミックスの熱時効前後の機械的特性に対するブランク内の層の違いによる影響

Impact of different layers within a blank on mechanical properties of multi-layered zirconia ceramics before and after thermal aging.

抄録

目的:

多層ジルコニア材料の異なる層の機械的特性を比較すること。

OBJECTIVES: To compare the mechanical properties of different layers of multi-layered zirconia materials.

方法:

3種類の多層ジルコニアセラミックス（IPS e.max ZirCAD Prime, Optimill Multilayer 3D; Ceramill zolid fx multilayer）の4層から720個の円筒形試験プレートを作製し、2等分のグループに分けました。一方は熱サイクル（5～55℃，10,000サイクル）を行い，もう一方は熱サイクルを行わずに密度，曲げ強度，ワイブル弾性率およびビッカース硬度を評価した．EDX分析は，各材料の円柱を追加して実施した。データは，Kruskal-Wallis検定およびMann-Whitney U検定を用いて解析した．統計解析は，Bonferroni補正（α<0.001）により行った．

METHODS: 720 cylindric test plates were fabricated from four defined layers of three multi-layered zirconia ceramics (IPS e.max ZirCAD Prime, Optimill Multilayer 3D; Ceramill zolid fx multilayer) and divided into two equal groups. One group underwent thermal cycling (5-55 °C, 10 000 cycles; "TC") and one did not ("no TC"), before density, flexural strength, Weibull modulus, and Vickers hardness were evaluated. EDX analysis was conducted using an additional cylinder of each material. Data were analyzed using Kruskal-Wallis and Mann-Whitney U tests. Statistical analysis was performed with Bonferroni correction (α < 0.001).

結果:

エージング後，ZirCAD第4層は全体として最も高い密度（6.04±0.02g/cm）を示し，Optimill第4層（6.02±0.06g/cm）およびCeramill（5.80±1.08g/cm）の密度より著しく高かった（いずれもp＜0.001）．ZirCADとOptimillの曲げ強さは，熱老化後に連続的に増加した．ZirCAD層4は，人工時効前後で全体的に最も高い曲げ強度を有していた．熱サイクル後のワイブル弾性率は，4.32（ZirCAD層1）～13.58（Ceramill層4）の範囲であった．ビッカース硬度はZirCADが最も高く，エージング前の層1では1579.18±47.14HV，エージング後の層2では1607.1±149.71HVであった．曲げ強さとビッカース硬度は，4つのZirCAD層間で有意に異なった（p<0.001）．熱時効は機械的性質に大きな影響を与えなかった（p>0.001）．

RESULTS: After aging, ZirCAD layer 4 showed the overall highest density (6.04 ± 0.02 g/cm), which was significantly higher than density of layer 4 of Optimill (6.02 ± 0.06 g/cm) and Ceramill (5.80 ± 1.08 g/cm) (both p < 0.001). Flexural strength of ZirCAD and Optimill increased consecutively after thermal aging. ZirCAD layer 4 had the overall highest flexural strength before and after artificial aging. After thermal cycling, the Weibull modulus ranged between 4.32 (ZirCAD layer 1) and 13.58 (Ceramill layer 4). ZirCAD had the overall highest Vickers hardness: in layer 1 (1579.18 ± 47.14 HV) before aging, and in layer 2 (1607.1 ± 149.71 HV) after aging. Flexural strength and Vickers hardness differed significantly between the four ZirCAD layers (p < 0.001). Thermal ageing had no significant impact on mechanical properties (p > 0.001).

有意性:

機械的特性は，ブランク内のプレート位置によって影響を受ける．多層ジルコニアブランク内に修復物を入れ込む場合、必要とされる機械的特性を考慮する必要がある。

SIGNIFICANCE: Mechanical properties were affected by plate position within the blank. When nesting a restoration within a multi-layered zirconia blank, the mechanical properties required should be considered.