修復されたモノリシッククラウンの力学的挙動．3次元有限要素解析

Mechanical Behavior of Repaired Monolithic Crowns: A 3D Finite Element Analysis.

抄録

本研究では，3次元（3D）有限要素解析により，異なるレジン・コンポジットで修復した3種類のCAD-CAM冠の機械的挙動と破損リスクを評価した．ジルコニア，二ケイ酸リチウム，CAD-CAMレジンコンポジットで作製された異なる歯冠修復物（従来のナノハイブリッド，バルクフィル，流動性レジンコンポジット）の3次元模型を設計し，頸椎レベルで固定し，修復物を含む作用歯頸部に100 Nの荷重を負荷した．模型を分析し、最大主応力と最大せん断応力（MPa）を求めた。さらに、in vitroせん断接着強さ試験（＝10）を行い、各実験グループの破損リスクを算出した。同じ修復材料を考慮した場合、モデル間の応力分布は類似していた。歯冠材料は応力集中に影響し，CAD-CAMコンポジットレジン（せん断応力±7MPa，引張応力±2MPa）よりもセラミック模型（せん断応力±9MPa，引張応力±3MPa）の方が高かった．せん断接着強さは，セラミックス（全群とも12 MPa以下）と比較して，修復したCAD-CAMレジンコンポジット（±17 MPa）の方が高かったが，修復材料は各基材で同様の挙動を示した．応力分布は修復されたレジンコンポジットクラウンの方が均一であり，流動性のあるダイレクトレジンコンポジットが破損リスクの少ないセラミッククラウンの修復に適していると考えられた．

This study evaluated the mechanical behavior and risk of failure of three CAD-CAM crowns repaired with different resin composites through a three-dimensional (3D) finite element analysis. Three-dimensional models of different cusp-repaired (conventional nanohybrid, bulk-fill, and flowable resin composites) crowns made of zirconia, lithium disilicate, and CAD-CAM resin composite were designed, fixed at the cervical level, and loaded in 100 N at the working cusps, including the repaired one. The models were analyzed to determine the Maximum Principal and Maximum Shear stresses (MPa). Complementary, an in vitro shear bond strength test ( = 10) was performed to calculate the risk of failure for each experimental group. The stress distribution among the models was similar when considering the same restorative material. The crown material affected the stress concentration, which was higher for the ceramic models (±9 MPa for shear stress; ±3 MPa for tensile stress) than for the CAD-CAM composite (±7 MPa for shear stress; ±2 MPa for tensile stress). The shear bond strength was higher for the repaired CAD-CAM resin composite (±17 MPa) when compared to the ceramics (below 12 MPa for all groups), while the repair materials showed similar behavior for each substrate. The stress distribution is more homogenous for repaired resin composite crowns, and a flowable direct resin composite seems suitable to repair ceramic crowns with less risk of failure.