低侵襲性臼歯部レジンコンポジット修復におけるマージナルインテグリティ：重合収縮の影響

Marginal integrity in minimally invasive molar resin composite restorations: Impact of polymerization shrinkage.

抄録

目的:

本研究では、非線形有限要素（FE）モデルを用いて、選択的う蝕除去（SCR）および従来型治療後の臼歯部における重合収縮とそのマージナルインテグリティへの影響を検討した。具体的には、2D in silicoシミュレーションを行い、樹脂重合収縮後の残留応力と、様々なタイプの修復物のマージナルインテグリティへの影響を検討した。

OBJECTIVES: This study utilized non-linear finite element (FE) models to explore polymerization shrinkage and its impact on marginal integrity in molars following both selective caries removal (SCR) and conventional treatment. Specifically, we performed 2D in silico simulations to study residual stresses post-resin polymerization shrinkage and their influence on the marginal integrity of various restoration types.

方法:

最初に、クラスIおよびクラスIIの修復物を用いてSCR治療を行った臼歯において、修復物と歯質の接着界面に沿って亀裂が進展するシミュレーションを行うために、凝集帯フレームワークに基づいてFEモデルを開発した。モデル化したレジンコンポジットレストレーションは，まず重合収縮を受け，次にさまざまな咬合負荷条件に供した．応力の大きさと分布を同定してマージンの完全性を評価し、界面破壊のメカニズムと位置を予測した。

METHODS: Initially, FE models were developed based on a cohesive zone framework to simulate crack propagation along the bonded interfaces between restoration and tooth structure in SCR-treated molars with class I and class II restorations. The modeled resin composite restorations first underwent polymerization shrinkage and were then subjected to various occlusal loading conditions. Stress magnitudes and distributions were identified to evaluate the margin integrity and predict the mechanism and location of interfacial failure.

結果と考察:

FEモデルによる重合収縮応力は1MPa未満であり、複合材料/歯界面への影響は軽微であった。しかし、咬合負荷は、コンポジットレジン/歯（c/t）界面の耐荷重性に大きな影響を及ぼし、修復物の完全性を脅かす可能性があった。特に2軸咬合荷重下では、クラスI修復物の垂直窩洞壁に界面剥離が生じ、破損のリスクが増大した。特に、う蝕を完全に除去（NCR）した後の修復歯よりも、SCR処理歯の方がマージン健全性が良好であった。これらの知見は、異なる荷重条件下におけるSCR処理歯の機械的挙動に関する貴重な洞察を提供し、c/t界面での破壊につながる可能性のある荷重シナリオを考慮することの重要性を浮き彫りにした。亀裂の発生と剥離に影響する因子を調査することにより、この新しい研究は修復治療の最適化に貢献し、より弾力性のある歯科修復物の設計を支援する。

RESULTS AND DISCUSSION: The FE models computed polymerization shrinkage stresses of less than 1 MPa, exerting a minor influence on the composite/tooth interface. Occlusal loading, however, significantly impacted the load-bearing capacity of the composite/tooth (c/t) interface, potentially jeopardizing the restoration integrity. Especially under bi-axial occlusal loading, interfacial debonding occurred in the vertical cavity walls of the class I restorations, increasing the risk of failure. Notably, SCR-treated teeth exhibited better margin integrity than restored teeth after complete caries removal (NCR). These findings provide valuable insights into the mechanical behavior of SCR-treated teeth under different loading conditions and highlight the importance of considering the load scenarios that may lead to failure at the c/t interface. By investigating the factors influencing crack initiation and delamination, this novel research contributes to the optimization of restorative treatments and aids in the design of more resilient dental restorations.