咀嚼シミュレーションによるCAD-CAM歯科用セラミック材料の摩耗評価

Wear evaluation of CAD-CAM dental ceramic materials by chewing simulation.

抄録

目的:

エナメル質に対向するCAD-CAM歯科用セラミック材料の摩耗を，咀嚼力の増加に応じて評価する．

PURPOSE: To evaluate the wear of computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD-CAM) dental ceramic materials opposed by enamel as a function of increased chewing forces.

材料と方法:

健康なヒトの第三大臼歯（n = 40）のエナメル質カスプに，ポリマー浸潤セラミックネットワーク（PICN）であるVita Enamic®（ENA），レジンナノセラミックであるGC Cerasmart®（CERA），ジルコニア強化ケイ酸リチウム（ZLS）セラミックであるCeltra® Duo（DUO），およびIPS e......などのCAD-CAM歯科用セラミック群（n = 10）の材料を対向させた。max ZirCAD（ZIR），多結晶ジルコニアを用いて，咀嚼シミュレーション（120万サイクル，120Nの荷重，1Hzの周波数，0.7mmの横方向と2mmの縦方向の動き）を行った。3Dレーザースキャナーを用いて，エナメル質と材料の両方の摩耗を定量化し，走査型電子顕微鏡（SEM）で摩耗のメカニズムを評価した。結果はWelch ANOVAおよびKruskal Wallis検定（α＝0.05）を用いて分析した。

MATERIALS AND METHODS: The enamel cusps of healthy human third molar teeth (n = 40) opposed by materials from CAD-CAM dental ceramic groups (n = 10), including Vita Enamic® (ENA), a polymer-infiltrated ceramic network (PICN); GC Cerasmart® (CERA), a resin nanoceramic; Celtra® Duo (DUO), a zirconia-reinforced lithium silicate (ZLS) ceramic; and IPS e.max ZirCAD (ZIR), a polycrystalline zirconia, were exposed to chewing simulation (1,200,000 cycles; 120 N load; 1 Hz frequency; 0.7 mm lateral and 2 mm vertical motion). The wear of both enamel cusps and materials was quantified using a 3D laser scanner, and the wear mechanisms were evaluated by scanning electron microscopy (SEM). The results were analysed using Welch ANOVA and Kruskal Wallis test (α = .05).

結果:

ZIRは，ENA，CERA，DUOに比べて体積減少量が少なかった（0.02±0.01mm）（それぞれ，=.001，=.018，=.005）。カスプ/DUOの摩耗量[0.59 mm (0.50-1.63 mm)]は、カスプ/CERA[0.17 mm (0.04-0.41 mm)]よりも高かった（= 0.007）。ZIRはSEMで全く異なる摩耗メカニズムを示した。

RESULTS: ZIR showed lower volume loss (0.02 ± 0.01 mm) than ENA, CERA and DUO ( = .001, = .018 and = .005, respectively). The wear of cusp/DUO [0.59 mm (0.50-1.63 mm)] was higher than cusp/CERA[0.17 mm (0.04-0.41 mm)] ( = .007). ZIR showed completely different wear mechanism in SEM.

おわりに:

PICNやZLSセラミックのような複合構造材料は，均一構造のジルコニアに比べて摩耗に対する損失が大きいため，対向するエナメル質に対してより多くの研磨効果を示す。レジンナノセラミックは，その柔軟なナノセラミックマイクロストラクチャーにより，エナメル質の摩耗が最も少ない。ジルコニアは、摩耗量の減少においてはエナメル質に優しい材料のように見えるが、エナメル質の微細構造上の欠陥を引き起こす可能性がある。

CONCLUSION: Composite structured materials such as PICN and ZLS ceramic exhibit more abrasive effect on opposing enamel due to their loss against wear, compared to uniform structured zirconia. The resin nanoceramic causes the lowest enamel wear thanks to its flexible nano-ceramic microstructure. While zirconia appears to be an enamel-friendly material in wear volume loss, it can cause microstructural defects of enamel.