二ケイ酸リチウムインレーおよびオーバーレー修復物で修復された臼歯の破折強度に及ぼすプレパレーションデザインの影響：in vitroおよびin silico試験

Effect of preparation design on fracture strength of compromised molars restored with lithium disilicate inlay and overlay restorations: An in vitro and in silico study.

抄録

目的:

本研究の目的は、二ケイ酸リチウムインレーおよびオーバーレーと即時象牙質封鎖(IDS)を組み合わせて修復した構造的に危うい臼歯の破折強度、破折タイプ、修復可能性、重合誘導性クラックの形成、および歯の変形に及ぼす異なるプレパレーションデザインの影響を明らかにすることである。

PURPOSE: The objective of this study was to determine the influence of different preparation designs on the fracture strength, failure type, repairability, formation of polymerization-induced cracks, and tooth deformation of structurally compromised molars restored with lithium disilicate inlays and overlays in combination with Immediate Dentin Sealing (IDS).

材料と方法:

ヒト臼歯(N=64)を4つの異なる調製デザインに無作為に割り付けた：Undermined Inlay (UI)、Extended Inlay (EI)、Restricted Overlay (RO)、Extended Overlay (EO)。歯は、二ケイ酸リチウム部分修復物を用いて修復され、咀嚼シミュレータで熱機械疲労（50Nで1,2×10サイクル（Mondelli et al.歯の変形を評価するために、インシリコ有限要素解析を行った。重合によって誘発されたクラックは、光学顕微鏡と透過照明を使用して評価した。破壊強度はKruskal-Wallis検定を用いて統計的に解析し、破壊モード、修復性、重合クラックはFisher exact検定を用いて解析した。

MATERIAL AND METHODS: Human molars (N = 64) were randomly assigned to four different preparation designs: Undermined Inlay (UI), Extended Inlay (EI), Restricted Overlay (RO), and Extended Overlay (EO). The teeth were restored using lithium disilicate partial restorations and subjected to thermomechanical fatigue in a chewing simulator (1,2 × 10 (Mondelli et al., 2007) cycles on 50 N, 8000x 5-55 °C), followed by load to failure testing. In silico finite element analysis was conducted to assess tooth deformation. Polymerization-induced cracks were evaluated using optical microscopy and transillumination. Fracture strengths were statistically analyzed using a Kruskal-Wallis test, while the failure mode, repairability, and polymerization cracks were analyzed using Fisher exact test.

結果:

重合によるクラックの進展は、試験片のデザインによる有意差は認められなかった。すべての試験片は咀嚼シミュレーターによる疲労に耐え、歯や修復物に目に見えるクラックは認められなかった。破折強度は支台築造のデザインに有意に影響され、制限オーバーレイ（RO）はエクステンデッドインレイ（EI）と比較して高い破折強度を示した（p=.042）。歯の変形と破折抵抗は、in vitroとin silicoの解析で相関がみられた。）UIは、EO(p<.01)およびRO(p=.036)と比較して、統計的に破壊的な破壊パターンが少なかった。修復可能性に対する調製設計の統計的に有意な影響は観察されなかった。修復率が高い群では、歯の変形が大きくなり、破局的な破損が少なくなった。

RESULTS: The propagation of polymerization-induced cracks did not significantly differ among preparation designs. All specimens withstood chewing simulator fatigue, with no visible cracks in teeth or restorations. Fracture strength was significantly influenced by preparation design, with restricted overlay (RO) showing higher fracture strength compared to extended inlay (EI) (p = .042). Tooth deformation and fracture resistance correlated between in vitro and in silico analyses). UI exhibited a statistically less destructive failure pattern than EO (p < .01) and RO (p = .036). No statistically significant influence of the preparation design on repairability was observed. Groups with higher repairability rates experienced increased tooth deformation, leading to less catastrophic failures.

結論:

二ケイ酸リチウムインレーおよびオーバーレーで修復した臼歯の破折強度は、支台築造の設計に影響され、延長インレーの破折強度は有意に低かった。二ケイ酸リチウムオーバーレイの破折パターンは、アンダーマインドおよびエクステンドインレイの破折パターンよりも有意に破壊的であった。有限要素法解析では、インレー修復物では歯の変形が大きく、歯根部では力が小さいため、破壊的破折が少ないことが示された。カスプカバレッジ修復物はより破壊的な方法で破折するため、この研究は、弱くなったカスプを修復するための実行可能な選択肢として、アンダーマインド・インレー調製設計を示唆している。

CONCLUSIONS: The preparation design affected the fracture strength of compromised molars restored with lithium disilicate inlays and overlays, with significantly lower fracture strength for an extended inlay. The failure pattern of lithium disilicate overlays is significantly more destructive than that of undermined and extended inlays. The finite element analysis showed more tooth deformation in the inlay restorations, with lower forces in the roots, leading to less destructive fractures. Since cusp coverage restorations fracture in a more destructive manner, this study suggests the undermined inlay preparation design as a viable option for restoring weakened cusps.