ディープマージンエレベーションを併用したダイレクトレストレーションおよびインダイレクトレストレーションで修復した臼歯のバイオメカニクス的挙動

Biomechanical behavior of molars restored with direct and indirect restorations in combination with deep margin elevation.

抄録

問題提起:

ディープマージンエレベーション（DME）の有無にかかわらず、深い近心部の直接修復および間接修復を行った臼歯の疲労寿命と耐破折性を理解するためには、既存の知見は不十分である。

STATEMENT OF PROBLEM: The existing knowledge is insufficient for comprehending the fatigue survival and fracture resistance of molars that have deep approximal direct and indirect restorations, whether with or without deep margin elevation (DME).

目的:

本実験およびin silico研究の目的は、DMEと直接修復物または間接修復物を組み合わせて修復した臼歯の疲労残存率、破壊強度、破壊パターンおよび歯の変形を調査することである。

PURPOSE: The aim of this laboratory and in silico study is to investigate the fatigue survival, fracture strength, failure pattern and tooth deformation of molars restored with DME in combination with a direct or indirect restoration.

材料と方法:

本研究では、3群（n=15）に分けた45本のヒト健全臼歯の抜歯を利用した。標準化された100%臼歯間インレーをCEJ下2mmまで作製し、即時象牙質封鎖(IDS)を行った。グループ1(Co_1)はダイレクトコンポジットで修復し、グループ2(Hyb_2)はダイレクトコンポジットとガラスセラミック二ケイ酸リチウム修復物を2mm DMEで修復し、グループ3(Cer_3)はガラスセラミック二ケイ酸リチウム修復物で修復した。すべての試験片は、熱サイクル負荷（50N、1.2×10サイクル、1.7Hz、5～55℃）を含む疲労プロセスに曝され、歯が生き残った場合、破壊荷重試験により破壊され、破壊タイプが解析された。歯の変形と修復物の引張応力を評価するために，有限要素解析（FEA）を行った．破折強度の統計的評価はKruskal-Wallis検定を用いて行った．破折の種類と修復性の分析には、フィッシャーの正確検定を用いた。すべての分析において統計的有意水準α<0.05を設定した。

MATERIAL AND METHODS: This study utilized 45 extracted sound human molars, divided into three groups (n = 15). Standardized 100% inter-cuspal inlay preparations were performed, extending 2 mm below the CEJ and immediate dentin sealing (IDS) was applied. Group 1 (Co_1) was restored with direct composite; Group 2 (Hyb_2) with a 2 mm DME of direct composite and a glass-ceramic lithium disilicate restoration; Group 3 (Cer_3) a glass-ceramic lithium disilicate restoration. All specimens were exposed to a fatigue process involving thermal-cyclic loading (50N for 1.2 × 10 cycles at 1.7 Hz, between 5 and 55 °C), if teeth survived, they were fractured using a load-to-failure test and failure types were analyzed. Finite element analysis (FEA) was conducted to assess tooth deformation and tensile stress in the restorations. Statistical evaluation of fracture strength was conducted using the Kruskal-Wallis test. Fisher's exact test was utilized to analyze the fracture types and repairability. A statistical significance level of α < 0.05 was set for all analyses.

結果:

すべての試験片が疲労試験手順に耐えることができ、3つのグループ間で破壊強度に統計的に有意な差は認められなかった（P>0.05）。Fisherの正確検定により、修復材料と破折タイプとの間に有意な関連性が示されたが（F=18.315, df=2, P=0.004）、修復可能性についても有意な関連性が示された（F=13.725, df=2, P=0.001）。歯冠根部破折は、Co_1群に比べCer_3群で有意に多く（P=0.001）、修復可能な破折はCo_1群で有意に多かった（F=13.197、df=2、P=0.001）。FEAでは、モデル間の変形の結果は同等であり、破局的破壊の頻度が高いモデルほど最大引張応力が高いことが明らかになった。

RESULTS: All specimens successfully withstood the fatigue testing procedure, and no statistically significant differences in fracture strength were observed among the three groups (P > 0.05). The Fisher's exact test indicated a significant association between the restorative material and fracture type (F = 18.315, df = 2, P = 0.004), but also for repairability (F = 13.725, df = 2, P = 0.001). Crown-root fractures were significantly more common in the Cer_3 group compared to the Co_1 group (P = 0.001) and the Co_1 group had significantly more repairable fractures (F = 13.197, df = 2, P = 0.001). FEA revealed comparable outcomes of deformation among models and higher maximum tensile stress on models with higher frequency of catastrophic failures.

結論:

この実験室およびin silicoの研究において、試験したすべての修復材料は、同等の疲労生存期間と破壊強度を示した。しかし、臨床において深いリューテ ィングを施したグラスセラミックインレー修復を選択する場合、より重篤 で修復不可能な破折が生じる可能性を認識することが重要である。このような症例では、破折タイプや修復性に寛容なダイレクト・コンポジット・アプローチという選択肢を考慮することが賢明である。

CONCLUSIONS: All tested restoration materials exhibited comparable fatigue survival and fracture strength in this laboratory and in silico study. However, it is important to recognize the potential for more severe and irreparable fractures when opting for deeply luted glass-ceramic inlay restorations in clinical practice. In such cases, it would be prudent to consider the alternative option being a direct composite approach, because of its more forgiving fracture types and repairability.

臨床的意義:

DMEの有無にかかわらず、深遠な近心直接修復物と間接修復物を装着した臼歯は、口腔内力に耐える疲労耐久性と破折抵抗性において同等である。深い直接修復物は、深いリューテ ィングを施したグラスセラミックスと比較して、修復可能な破折を示す。

CLINICAL IMPLICATIONS: Molars with deep approximal direct and indirect restorations, whether with or without DME, are comparable in their fatigue survival and fracture resistance to withstand intra-oral forces. Deep direct restorations exhibit more repairable fractures compared to deeply luted glass-ceramics.