異なるセラミック製インプラントアバットメントの疲労負荷の影響と破損モード

Effect of fatigue loading and failure mode of different ceramic implant abutments.

抄録

問題提起:

現在、インプラントの修復には多くの選択肢があるが、咬合荷重に耐える理想的なインプラントアバットメントや審美的な必要性を満たす修復材料は依然として不明確である。ジルコニア(Zir)アバットメントは審美性に優れるが、破折強度、複雑な作製、高コストなど、低コストで審美性に優れ、簡便な処置が可能なチタン(Ti)ベースアバットメントと比較すると、依然として懸念が残る。

STATEMENT OF PROBLEM: Currently many options are available for restoring a dental implant, although the ideal implant abutment for withstanding the occlusal load and the restorative material for fulfilling the esthetic need remains unclear. Zirconia (Zir) abutments offer good esthetics, but concerns still remain regarding their fracture strength, complex fabrication, and higher cost as compared with those of titanium (Ti) base abutments offering lower cost, acceptable esthetics, and a straightforward procedure.

目的:

本研究の目的は、ZirおよびTiの1歯ベースインプラントアバットメントに疲労荷重を負荷した際の破壊強度と破壊様式を評価することである。

PURPOSE: The purpose of this in vitro study was to evaluate the fracture strength and failure mode of single-tooth Zir and Ti base implant abutments with fatigue loading.

材料と方法:

4種類の異なるアバットメントを使用した40本の修復物を対象とした。Zirアバットメントと二ケイ酸リチウムクラウン（ZirLd）、カスタムZirアバットメントと二ケイ酸リチウムクラウン（TiZirLd）、チタンベースアバットメントとモノリシック二ケイ酸リチウムアバットメントクラウン（TiLd）、チタンベースアバットメントとモノリシックポリマー浸潤セラミックアバットメントクラウン（TiEn）。試験片は，カスタムメイドの咀嚼シミュレーターを用い，周波数1.4Hzで88Nの荷重から開始し，170，210，250，290Nの段階荷重を最大20000サイクルずつ，または破折が生じるまで負荷した．サイクル数、最大荷重、破壊モードが記録された。統計分析はMann-Whitney U検定（α=.05）を用いて行った。

MATERIAL AND METHODS: Forty restorations were included using 4 different types of abutment-restorations. Zir abutments with lithium disilicate crowns (ZirLd); titanium base abutments with custom Zir abutments and lithium disilicate crowns (TiZirLd); titanium base abutments with monolithic lithium disilicate abutment-crowns (TiLd); titanium base abutments with monolithic polymer-infiltrated ceramic abutment-crowns (TiEn). Specimens were subjected to a progressive cyclic loading by using a custom-made mastication simulator at a frequency of 1.4 Hz starting with a load of 88 N followed by stages of 170, 210, 250, and 290 N for a maximum of 20 000 cycles each or until fracture occurred. The number of cycles, maximum load, and failure modes were recorded. Statistical analysis was done by using the Mann-Whitney U test (α=.05).

結果:

ZirLd群とTiLd群は、13452.6±7094.3サイクル、178±16.9Nの荷重で破壊することなく、より大きな力に耐えた。6±5498.7サイクル、荷重202±16.9N、TiZirLd群では平均48235.4サイクル、平均荷重258Nであった。TiEnで観察された破損モードはセラミックにのみ発生したのに対し、ZirLd群とTiLd群ではTiベースアバットメントのショルダーレベルより上に発生した。TiZirLdグループは、より高い荷重とサイクル数に耐えることができたにもかかわらず、破壊は致命的であり、チタンベースアバットメントと補綴スクリューの破壊を示した。

RESULTS: Group TiEn showed a lower resistance to fatigue, with a mean ±standard deviation of 5054 ±123.3 cycles subjected to a mean force of 170 N. Groups ZirLd and TiLd resisted higher forces without fracture 13452.6 ±7094.3 cycles, and load of 178 ±16.9 N, followed by the TiLd group with a mean ±standard deviation of 25798.6 ±5498.7 cycles, and load of 202 ±16.9 N, while the TiZirLd group showed a mean of 48235.4 cycles subjected to a mean force of 258 N. The failure mode observed in the TiEn occurred only in the ceramic, whereas in the ZirLd and TiLd group, it was above the shoulder level of the Ti base abutment. Even though the TiZirLd group was able to withstand higher loads and a higher number of cycles, the failures were catastrophic and presented fractures of the titanium-base abutment and prosthetic screw.

結論:

TiZirLd、ZirLd、TiLdアバットメントレストレーションは、前歯部で発生する平均的な生理的咬合力に耐える可能性がある。耐疲労性が高いのはTiZirLdであったが、パラファンクショ ナル習癖を示す患者に対しては、破壊モードが致命的 になる可能性があるため注意が必要である。また、ポリマー浸潤セラミックは、斜め荷重を受けるTiベースアバットメントには適さない。

CONCLUSIONS: The TiZirLd, ZirLd, and TiLd abutment-restorations have the potential to withstand the average physiological occlusal forces that occur in the anterior region. The group with the higher fatigue resistance was TiZirLd, although care should be taken with patients presenting parafunctional habits since the failure mode can be catastrophic. Also, polymer-infiltrated ceramic is not suitable for a Ti base abutment when subjected to oblique loading.