モノリシックおよびベニア3ユニットジルコニアFDPの応力分布-有限要素解析

Stress Distribution of Monolithic and Veneered 3-unit Zirconia FDPs - Finite Element Analysis.

抄録

目的:

有限要素解析（FEA）を用いて、ベニヤおよびモノリシック3ユニットジルコニア固定部分義歯（FDP）の破壊抵抗性および応力分布に及ぼす修復設計の影響を評価する。

PURPOSE: To evaluate the effect of restoration design on fracture resistance and stress distribution of veneered and monolithic 3-unit zirconia fixed partial dentures (FDPs) using finite element analysis (FEA).

材料と方法:

下顎第2小臼歯および第2大臼歯（3ユニットブリッジの支台となる）の同一エポキシ樹脂レプリカを、モノリシックジルコニア（MZ）修復物、従来のレイヤリングベニアリング法（ZL）、ヒートプレス法（ZP）、CAD/CAM二ケイ酸リチウムガラスセラミック（CAD-on）の4群（n=10）に分けた。試験片は、万能試験機を用いて、ポンティックの中頬側カスプに圧縮サイクル荷重（荷重範囲50～600N、水環境、50万サイクル）をかけた。データはFisher exact検定およびKaplan-Meier生存分析により有意水準5%で統計的に分析した。実験グループに従って3Dモデルを構築した。各モデルの応力分布は、ANSYSソフトウェアを用いて解析し、最大主応力（MPS）の位置と大きさによって評価した。

MATERIALS AND METHODS: Identical epoxy resin replicas of mandibular second premolar and second molar (to serve as abutment for the 3-unit bridge) were divided into four groups (n = 10): monolithic zirconia (MZ) restorations; conventional layering veneering technique (ZL), heat-pressed technique (ZP), or CAD/CAM lithium disilicate glass ceramic (CAD-on). Specimens were subjected to compressive cyclic loading on the mesio-buccal cusp of the pontic (load range 50 to 600 N; aqueous environment; 500,000 cycles) in a universal testing machine. Data were statistically analyzed at 5% significance level with Fisher exact test and Kaplan-Meier survival analysis. 3D models were constructed in accordance with experimental groups. The stress distribution in each model was analyzed and evaluated according to the location and magnitude of the maximum principal stresses (MPS) using ANSYS software.

結果:

ZL群およびZP群の試験片は、50万サイクルの疲労の異なる段階で破損したが、CAD-on群およびMZ群の修復物は疲労試験に耐えた。統計学的に、両群間に有意差が認められた（P < 0.001）。MPSは、モノリシックおよびバイレイヤーの3ユニットジルコニアFDPの両方で、メシアルコネクターの下に位置していた。これらの応力は、2層ジルコニアFDPと比較してモノリス形状で高いことがわかった。

RESULTS: Specimens from ZL and ZP groups failed at different stages of the 500,000 cycles fatigue, while CAD-on and MZ restorations survived fatigue test. Statistically, there was a significant difference between the groups (P < .001). The MPS were located under the mesial connector in both monolithic and bilayered 3-unit zirconia FDPs. These stresses were found to be higher in monolithic geometries compared to bilayered zirconia FDPs.

結論:

モノリシック3ユニットジルコニアおよびCAD-onジルコニアフレームワークは、優れた耐破壊性をもたらした。修復物のデザインは3ユニットジルコニアFDPの応力分布に大きく影響した。

CONCLUSION: Monolithic 3-unit zirconia and CAD-on zirconia frameworks resulted in superior fracture resistance. Restoration design significantly affected the stress distribution of 3-unit zirconia FDPs.