インプラント支持型CAD-CAMレジンコンポジットクラウンのインシリコ有限要素法解析

In Silico Finite Element Analysis of Implant-Supported CAD-CAM Resin Composite Crowns.

抄録

目的:

本研究の目的は，コンピュータ支援設計・コンピュータ支援製造（CAD-CAM）レジンコンポジット（RC）ブロックを用いて製作したインプラント支持冠の後方領域における機械的挙動を評価することであった．

PURPOSE: The aim of this study was to evaluate the mechanical behavior of an implant-supported crown made using computer-aided design and computer-aided manufacturing (CAD-CAM) resin composite (RC) blocks in the posterior region.

材料と方法:

本研究では、市販のCAD-CAM RCブロック4種を使用した：セラスマート300（CS300；GC、東京、日本）、Katana Avencia P Block（KAP；クラレノリタケデンタル、新潟、日本）、KZR HR3 Gamma Theta（HR3；ヤマキン、大阪、日本）、エステライトP block（ESP；徳山歯科、東京、日本）。コントロール群としてカタナ・ジルコニアSTML（ST；クラレノリタケデンタル）を使用した。各材料の弾性率は，3点曲げ試験により求めた．CADモデル設計後、2種類の荷重シナリオ（斜め、垂直）を作成した。作成したモデルを用いて3次元有限要素解析を実施した。

MATERIAL AND METHODS: Four commercially available CAD-CAM RC blocks were used in this study: Cerasmart 300 (CS300; GC, Tokyo, Japan), Katana Avencia P Block (KAP; Kuraray Noritake Dental, Niigata, Japan); KZR HR3 Gamma Theta (HR3; Yamakin, Osaka, Japan), and Estelite P block (ESP; Tokuyama Dental, Tokyo, Japan). Katana Zirconia STML (ST; Kuraray Noritake Dental) was used as the control group. The elastic moduli of each material were determined by a three-point bending test. After the CAD models were designed, two different loading scenarios (oblique, vertical) were created. 3D finite element analysis was conducted with the prepared models.

結果:

インプラント修復物に使用された材料の弾性率は、インプラントや周辺骨に伝わる応力に変化を与えませんでした。重要な違いが検出されたのは、アバットメントとクラウンの接合部であった。アバットメントとクラウンの界面における最小のvon Mises値は、チタンアバットメントと最も近い弾性率を持つSTで得られた。

RESULTS: The elastic modulus of the material utilized for the implant restorations did not cause any change in the stresses transmitted to the implant or peripheral bone. An important difference was detected in the abutment-crown junction area. The minimum von Mises value at the abutment-crown interface was obtained in ST, which has the closest elastic modulus to the titanium abutment.

結論:

本研究で設計した3次元有限要素モデルを用いて、4種類のCAD-CAM RCで製作したインプラント支持型クラウンは、すべての荷重条件下で骨やインプラントに臨界応力集中を認めないことを実証しました。これらの結果から、CAD-CAM RCブロックは、応力分布の観点から、臼歯部のインプラント支持型修復物の代替材料として使用できる可能性が示唆されました。

CONCLUSIONS: The 3D finite element model designed in this study was used to demonstrate that implant-supported crowns fabricated with four different CAD-CAM RCs showed no critical stress concentrations in the bone or implant under all loading conditions. These results suggest that CAD-CAM RC blocks could be used as an alternative material for implant-supported restorations in the posterior region in terms of stress distribution.