歯内療法により直接または間接的にコンポジットレジストで修復した小臼歯のバイオメカニクス的挙動に関する有限要素法およびin vitro試験．

Finite element and in vitro study on biomechanical behavior of endodontically treated premolars restored with direct or indirect composite restorations.

抄録

本研究の目的は，有限要素解析（FEA）およびin vitro破壊抵抗性試験により，コンポジットレジストで修復された重度歯内崩壊性小臼歯のバイオメカニクス的特性を検討することにある．歯内療法を行った小臼歯の3次元モデルをSolidworksで作製した．歯根膜/歯槽骨（B）とポリメチルメタクリレート（PMMA）という2種類の支持組織を用いて，さまざまなコンポジットレストレーションをモデル化した（ダイレクトレストレーション-DR，エンドクラウン-EC，ポスト，コア，クラウン-C）．模型は2点支持で咬合圧（850N）を負荷した．Von Mises応力とひずみが計算された．さらに，同じグループに対して，in vitroで静的破壊抵抗性の試験を行った（n=5，直径6.0mmのボール圧子，垂直荷重）．破壊抵抗のデータは統計的に分析された（p<0.050）．すべてのFEAモデルにおいて，咬合面および前庭歯頚部で最も高い応力とひずみが観察され，in vitroで示された破断伝播に対応することが示された．Cモデルは象牙質で最も応力が小さく，ECモデルは歯冠セメントで応力とひずみが小さくなった．BモデルはPMMAモデルよりも歯根の高応力領域が大きいことが示された．破壊抵抗（N）は，各群で有意差は認められなかった（DR：747.7±164.0，EC：867.3±108.1，C：866.9±126.3；p＝0.307）．歯内療法を受けた小臼歯では，従来のポストコアクラウンに代わる，より保存性の高い修復物が実現可能であると思われる．

Objectives of the study were to investigate biomechanical properties of severely compromised premolars restored with composite restorations using finite element analysis (FEA), and in vitro fracture resistance test. A 3-D model of an endodontically treated premolar was created in Solidworks. Different composite restorations were modelled (direct restoration-DR; endo-crown-EC; post, core, and crown-C) with two different supporting tissues: periodontal ligament/alveolar bone (B), and polymethyl methacrylate (PMMA). Models were two-point axially loaded occlusally (850 N). Von Mises stresses and strains were calculated. The same groups were further tested for static fracture resistance in vitro (n = 5, 6.0 mm-diameter ball indenter, vertical load). Fracture resistance data were statistically analyzed (p < 0.050). The highest stresses and strains in all FEA models were observed on occlusal and vestibular cervical surfaces, corresponding to fracture propagation demonstrated in vitro. C showed the lowest stress in dentin, while EC showed lower stresses and strains in crown cement. B models demonstrated larger high stress areas in the root than PMMA models. No significant differences in fracture resistance (N) were observed between groups (DR: 747.7 ± 164.0, EC: 867.3 ± 108.1, C: 866.9 ± 126.3; p = 0.307). More conservative restorations seem a feasible alternative for endodontically treated premolars to conventional post-core-crown.