模擬咬合接触に対する歯科用ジルコニアの損傷感受性

Damage sensitivity of dental zirconias to simulated occlusal contact.

抄録

目的:

機械的損傷は、歯科修復物の加工や装着、あるいは使用中に生じる可能性がある。本研究では、様々な荷重での口腔運動シミュレーションを行い、従来の3Y-PSZに対する半透明ジルコニア（5Y-PSZ）の損傷感受性を評価した。

OBJECTIVE: Mechanical damages can occur from dental restoration processing and fitting, or while it is in-service. This study evaluates the damage sensitivity of translucent zirconia (5Y-PSZ) relative to conventional 3Y-PSZ following mouth-motion simulations at various loads.

方法:

5Y-PSZおよび3Y-PSZディスクを象牙質類似基材に接着し、咀嚼シミュレーションで使用した荷重（50Nまたは200N）およびサイクル数（最大10）に応じてグループに分けた。試験片は、電気力学的口腔運動シミュレーターに30°傾けて取り付け、水中で接触-スライド-離脱の繰り返し荷重をかけた。表面および表面下の損傷は、切片作製法を用いて分析した。シミュレーション後、試験片を基材から取り外し、損傷面を張力負荷して二軸強度試験を行い、損傷耐性を評価した。

METHODS: 5Y-PSZ and 3Y-PSZ discs were adhesively bonded to a dentin-like substrate and divided into groups according to the load (50 N or 200 N) and number of cycles (up to 10) used in the chewing simulation. Specimens were mounted with 30° inclination in an electrodynamic mouth-motion simulator, and subjected to contact-slide-liftoff cyclic loading in water. Surface and sub-surface damages were analyzed using a sectioning technique. After the simulation, specimens were removed from the substrate and loaded with the damaged surface in tension for biaxial strength testing to assess their damage tolerance.

結果:

両セラミックスの強度は、マウスモーションシミュレーション後に著しく低下した。5Y-PSZの強度劣化は3Y-PSZよりも大きく（約60％）、低いサイクル数で発生した。3Y-PSZと5Y-PSZの表面には、200Nの荷重下でそれぞれ50サイクル後と10サイクル後にヘリングボーン状のクラックが発生した。一方、50Nの荷重では、両セラミックスとも約1000サイクルでクラックが発生した。さらにサイクル数を増やしても、表面および表面下の損傷は増加するものの、両セラミックスの強度には中程度の影響しか与えなかった。さらに重要なことは、50Nの咬合荷重は、200Nの荷重と同程度にジルコニアの強度を低下させる可能性があるということである。

RESULTS: The strength of both ceramics underwent significant degradation after mouth-motion simulations. For 5Y-PSZ, the strength degradation was greater (∼60%) and occurred at a lower number of cycles than 3Y-PSZ. Herringbone cracks emerged on 3Y-PSZ and 5Y-PSZ surfaces under a 200-N load after 50 and 10 cycles, respectively. Meanwhile at a 50-N load, cracks formed at ∼1000 cycles in both ceramics. Further increasing the number of cycles only had moderate effects on the strength of both ceramics, despite an increase in surface and sub-surface damage. More significantly, a 50-N occlusal load can debase the zirconia strengths as much as a 200-N load.

意義:

咀嚼シミュレーション中に生じた表面欠陥は、少ない回数の低荷重サイクル後でも、ジルコニアの強度を著しく劣化させる可能性がある。

SIGNIFICANCE: Surface flaws produced during the chewing simulation are capable of significant strength degradation in zirconia, even after a small number of low-load cycles.