歯内療法で修復したフェルールのない小臼歯を、グラスファイバー製ワンピース・ポストとコア、およびさまざまなインナーショルダー・リテンション・フォーム・システムを組み合わせて有限要素法で解析した

Finite element analysis of endodontically treated premolars without ferrule restored with one-piece glass fiber post and core in combination with different inner shoulder retention form systems.

抄録

目的:

本研究は、3次元有限要素解析（FEA）を用いて、フェルール無しの歯内療法小臼歯の生体力学的挙動に及ぼすポスト材料およびインナーショルダーリテンションフォーム（ISRF）設計の影響を検討することを目的とした。

OBJECTIVE: The current study was performed to explore the impact of post materials as well as the inner shoulder retention form (ISRF) design on the biomechanical behavior of endodontically treated premolars without ferrule restoration using a method of mathematical three-dimensional (3D) finite element analysis (FEA).

方法:

歯の解剖学的構造と我々の先行研究に基づき，異なる修復状況を表す8つの下顎第2小臼歯FEAモデルを作成した：(a)高さ2.0mmのフェルール（DF），(b)フェルールなし（NF），(c)幅0.5mm，深さ0.5mmのISRF（ISRFW0.5D0.5）、（d）幅0.5mm、深さ1.0mmのISRF（ISRFW0.5D1.0）、（e）幅0.5mm、深さ1.5mmのISRF（ISRFW0.5D1.5）、（f）幅1.0mm、深さ0.5mm深さのISRF（ISRFW1.0D0.5）、（g）幅1.0mm、深さ1.0mmのISRF（ISRFW1.0D1.0）、（h）幅1.0mm、深さ1.5mmのISRF（ISRFW1.0D1.5）。全群にそれぞれ、プレハブグラスファイバーポストとレジンコンポジットコア（PGF）、ワンピースグラスファイバーポストとコア（OGF）、鋳造Co-Cr合金（Co-Cr）を用いて、ジルコニアクラウンを修復した。荷重（180N）は歯の長軸に対して45°の角度で頬側犬歯に負荷した．各モデルの応力パターン，最大主応力値（MPS），歯根，ポスト，コア，セメント層の最大変位値を算出した．

METHODS: Based on the tooth anatomy and our previous research, eight mandibular second premolar FEA models representing different restorative situations were built: teeth with (a) 2.0 mm height ferrule (DF), (b) no ferrule (NF), (c) 0.5 mm width and 0.5 mm depth ISRF (ISRFW0.5D0.5), (d) 0.5 mm width and 1.0 mm depth ISRF (ISRFW0.5D1.0), (e) 0.5 mm width and 1.5 mm depth ISRF (ISRFW0.5D1.5), (f) 1.0 mm width and 0.5 mm depth ISRF (ISRFW1.0D0.5), (g) 1.0 mm width and 1.0 mm depth ISRF (ISRFW1.0D1.0), (h) 1.0 mm width and 1.5 mm depth ISRF (ISRFW1.0D1.5). All groups were restored with prefabricated glass fiber post and resin composite core (PGF), one-piece glass fiber post-and-core (OGF) and cast Co-Cr alloy (Co-Cr) respectively, and the zirconia crown was restored. Load (180N) was subjected to the buccal cusp at 45° to the tooth's long axis. Stress pattern, maximum principal stress values (MPS), and maximum displacement values on root, post and core, cement layer were calculated for each model.

結果:

応力分布は類似していたが、値はグループ間で異なっていた。修復アプローチに関わらず、PGFで修復した歯根が最も高いMPS値を示し、OGF群とCo-Cr群がそれに続いた。ポスト材質にかかわらず、NF群が最も高いMPS値と最大変位値を示し、ISRF群とDF群は同様の結果を示した。ISRFを併用したPGF群と比較すると、ISRFW0.5D0.5を併用したOGF群を除き、ISRFを併用した残りのOGF群とISRFを併用したすべてのCo-Cr群は、DF群よりも低い値を示した。そして、異なるISRFシステムの中で、ISRFW1.0D1.0で修復された根は、最も低い応力を示した（PGF：32.96MPa、OGF：31.69MPa、Co-Cr：29.66MPa）。

RESULTS: Stress distributions were similar while the values were different among groups. Regardless of restorative approaches, roots restored with PGF showed the highest MPS values, followed by OGF and Co-Cr groups. Regardless of post materials, NF groups resulted in the highest MPS values and maximum displacement values, while ISRF and DF groups exhibited similar results. Compared with PGF groups in association with ISRF, except for OGF with ISRFW0.5D0.5, the remaining OGF groups with ISRF and all Co-Cr groups in association with ISRF presented lower values than that of DF groups. And among different ISRF systems, roots restored with ISRFW1.0D1.0 presented the lowest stress (PGF: 32.96 MPa, OGF: 31.69 MPa, Co-Cr: 29.66 MPa).

結論:

フェルールのない歯内療法を施した小臼歯において，OGFとISRFを併用することで耐荷重性を向上させることができた．さらに，深さ1.0mm，幅1.0mmのISRFが推奨される．

CONCLUSIONS: For endodontically treated premolars without ferrule, restored with OGF in combination with ISRF preparation could effectively enhanced its load-bearing capacity. Furthermore, the ISRF with a depth and width of 1.0 mm is recommended.