可撤式部分床義歯の鋳造およびレーザー焼結コバルトクロム（CoCr）およびポリエーテルエーテルケトン（PEEK）クラスプ材料の疲労挙動

Fatigue behavior of removable partial denture cast and laser-sintered cobalt-chromium (CoCr) and polyetheretherketone (PEEK) clasp materials.

抄録

目的:

可撤式部分床義歯（RPD）クラスプの鋳造およびレーザー焼結コバルトクロム（CoCr）およびポリエーテルエーテルケトン（PEEK）材料の疲労挙動を調査する．

OBJECTIVE: To investigate the fatigue behavior of cast and laser-sintered cobalt-chromium (CoCr) and polyetheretherketone (PEEK) material for a removable partial denture (RPD) clasps.

方法:

典型的なクラスプの設計と寸法をシミュレートするため、断面寸法1.25mmで中央部が半円形となるダンベル形状の試験片をデジタル設計した。オフセット軸回転システムを備えた疲労試験機で、典型的なアンダーカット深さ0.25mm、0.50mm、0.75mmをシミュレートした。各グループは、30,000回の疲労サイクル（21年間をシミュレート）、または試験片が破損するまで負荷された。試験前に、各試験片の各アンダーカット深さにおける応力値を万能試験機で設定し、各グループについてSN曲線をプロットした。データはKruskal-Wallisおよびpost hoc検定を用いて統計的に分析した。破断面はSEMを用いて分析した。

METHODS: Dumbbell-shaped specimens were digitally designed with the center part of the dumbbell being a half-round shape at the cross-sectional dimension of 1.25 mm to simulate a typical clasp design and dimensions. A fatigue machine with an offset axis rotation system simulated a typical undercut depth of 0.25, 0.50, and 0.75 mm. Each group was subjected to 30,000 fatigue cycles (simulating 21 years) or till specimen failure. Before testing, the stress value at each undercut depth for each specimen was established in a universal testing machine and SN curves were plotted for each group. Data were statistically analyzed using Kruskal-Wallis and post hoc tests. The fractured surfaces were analyzed using SEM.

結果:

0.25mm、0.50mm、0.75mmのアンダーカットによる平均疲労サイクルは、それぞれ鋳造CoCrで27,155±6277、9298±4033、5642±8785、レーザー焼結CoCrで26,765±6150、11,318±7931、2861±4803であった。3つの試験片を除き、PEEKグループはシミュレーション期間中に破損しなかった。0.25mmのたわみを持つクランプは、他のグル ープよりも有意に高い耐疲労性を示した（p<.001）。鋳造CoCrとレーザー焼結CoCrの疲労挙動に は、有意差は認められなかった。鋳造CoCrとレーザー焼結CoCr試験片では、不規則な亀裂伝播とともに、破断部位の微小孔が観察された。PEEK試験片では、疲労によって切断されたポリマー架橋鎖が観察された。

RESULTS: The average fatigue cycles with 0.25, 0.50, and 0.75 mm undercuts were 27,155 ± 6277, 9298 ± 4033, 5642 ± 8785 for cast CoCr and 26,765 ± 6150, 11,318 ± 7931, 2861 ± 4803, for laser-sintered CoCr, respectively. Apart from three specimens, the PEEK groups did not fail during the simulation period. Clasps with 0.25 mm deflection showed significantly higher fatigue resistance than other groups (p < .001). There was no significant difference in fatigue behavior between the cast and laser-sintered CoCr. Microporosities at the fractured site along with irregular crack propagation were observed for cast and laser-sintered CoCr specimens. Fatigue-induced broken polymer crosslinking chains were observed in PEEK specimens.

結論:

PEEK材は最も高い耐疲労性を示し、耐たわみ性は著しく低かった。鋳造およびレーザー焼結CoCrは、同様の耐疲労性と挙動を示した。

CONCLUSION: PEEK material exhibited the highest fatigue resistance and significantly lower deflection resistance. Cast and laser-sintered CoCr showed similar fatigue resistance and behavior.