3層修復システムの破壊抵抗性に及ぼす弾性勾配の影響

Effect of elastic gradients on the fracture resistance of tri-layer restorative systems.

抄録

目的:

修復材料、セメントおよび基材の間に形成される弾性勾配が3層修復システムの破壊抵抗性に及ぼす影響を評価すること。

OBJECTIVES: To assess the impact of elastic gradients formed among restorative material, cement, and substrate on the fracture resistance of tri-layer restorative systems.

方法:

2種類のガラスセラミックス（IPS e.max CAD、Vita Suprinity）と2種類のレジン-セラミックハイブリッド（Vita Enamic、Lava Ultimate）の4種類のCAD/CAM材料を使用した。これらの耐破壊性は、二軸屈曲試験（n=8）およびヘルツ圧痕試験（n=10）により調べた。統計解析はANOVAとTukey検定（p=5%）を用いて行った。有限要素解析（FEA）は、ヘルツ圧痕試験をシミュレートし、荷重領域下の凹版表面に形成される応力場を解明するために用いられた。

METHODS: Four CAD/CAM materials were utilized, two glass-ceramics (IPS e.max CAD, Vita Suprinity) and two resin-ceramic hybrids (Vita Enamic, Lava Ultimate). Their fracture resistance was examined by biaxial flexure (n = 8) and Hertzian indentation (n = 10) tests. Statistical analysis was conducted using ANOVA and Tukey tests (p = 5 %). Finite element analysis (FEA) was employed to simulate the Hertzian indentation test and elucidate the stress-fields formed on the intaglio surface below the loading area.

結果:

ガラスセラミックスの二軸曲げ強度（MPa）は、ハイブリッド材料（e.max 417、Suprinity 230、Enamic 138、Lava Ultimate 183）を上回った。逆に、象牙質アナログに接着した材料の耐荷重性（N）は逆の傾向を示し、ハイブリッド材料が優れた結果を示した（e.max 830、Suprinity 660、Enamic 1822、Lava Ultimate 2593）。FEAで観察された応力場は、ヘルツ曲げ応力（MPa）の実験結果と一致していた：e.max 501、Suprinity 342、Enamic 406、一方、Lava Ultimateのインタリオ表面では引張応力は観察されなかった。

RESULTS: The biaxial flexural strength (MPa) of glass-ceramics exceeded the hybrid materials (e.max 417, Suprinity 230, Enamic 138, and Lava Ultimate 183). Conversely, the load-bearing capacity (N) of the materials bonded to dentin analog demonstrated the opposite trend, with the hybrid materials achieving superior results (e.max 830 , Suprinity 660, Enamic 1822, and Lava Ultimate 2593 ). The stress-fields observed by FEA were coherent with the experimental results for Hertzian flexural stresses (MPa): e.max 501 , Suprinity 342 , Enamic 406, whereas no tensile stress was observed at the intaglio surface of Lava Ultimate.

意義:

3層修復システムの破壊抵抗性を詳細に分析した結果、弾性勾配が修復材料の曲げ強度よりも重要な役割を果たしていることが示されました。修復材料と支持構造間の弾性率の一貫性により、荷重領域下のインタリオ表面における引張応力集中が減少し、荷重に耐える能力が向上する。

SIGNIFICANCE: Detailed analysis of the fracture resistance of the tri-layer restorative systems showed that the elastic gradients play a more significant role than the flexural strength of the restorative materials. The coherence of the elastic moduli between the restorative material and supporting structures results in reduced tensile stress concentration at the intaglio surface beneath the loading area and enhances the ability to withstand load.