3Dプリンティングおよびミリングシステムを用いて作製したプロビジョナルクラウンのマージナルギャップおよびインターナルギャップ、表面粗さ、および耐破折性

Marginal and Internal Gaps, Surface Roughness and Fracture Resistance of Provisional Crowns Fabricated With 3D Printing and Milling Systems.

抄録

目的:

3DプリンティングとCAD/CAMの製造技術を用いて作製したプロビジョナルクラウンのマージナルギャップ、インターナルギャップ、表面粗さ、耐破壊性、破壊様式を比較すること。方法と材料上顎第一小臼歯をオールセラミッククラウン用に作製し、CAD/CAM技術に従ってコバルトクロム金属ダイ（n=30）で再現した。金型をデジタルスキャンし、exocadソフトウェアを用いて欠損クラウンを設計し、CAMミリングマシンおよび2種類の3Dプリンティングマシン（SLAおよびDLP）を用いて、1群あたり10本のプロビジョナルクラウンを製作した。クラウンをそれぞれの金型にセメントで固定し、水中（24時間；37℃）で保存した後、600回の熱サイクル（5℃/55℃）と100,000回の機械的サイクル（50N）を行った。限界隙間と内部隙間の測定は、3D重ね合わせ技術を用いて実施した。表面粗さ(Ra)はプロフィロメーターを用い、0.5mm/秒のクロスヘッド速度で測定した。クラウンは0.5mm/分のクロスヘッド速度で破折するまで荷重をかけた。破壊力と破壊様式を記録し、一元配置分散分析（ANOVA）と多重比較事後検定（p<0.05）を用いてデータを分析した。

PURPOSE: To compare the marginal and internal gap, surface roughness, fracture resistance and mode of failure of provisional crowns fabricated with 3D printing and CAD/CAM manufacturing techniques. Methods and Materials: A maxillary first premolar was prepared for an all-ceramic crown and reproduced in cobalt-chromium metal dies (n=30) following CAD/CAM technology. The die was digitally scanned and exocad software was used to design the missing crown, which was manufactured using a CAM milling machine and two types of 3D printing machines (SLA and DLP) to produce 10 provisional crowns per group. The crowns were cemented to their respective dies and stored in water (24 hours; 37°C) followed by 600 thermal cycles (5°C/55°C) and 100,000 mechanical cycles (at 50N). Marginal and internal gap measurements were carried out using a 3D superimposition technique. Surface roughness (Ra) was determined using a profilometer at 0.5 mm/ second cross-head speed. The crowns were loaded to fracture at 0.5 mm/minute cross-head speed. Fracture forces and mode of failure were recorded, and data were analyzed using one-way analysis of variance (ANOVA) and multiple comparisons post hoc tests (p<0.05).

結果:

SLA群では、CAD/CAM群およびDLP群よりもマージナルギャップおよびインターナルギャップが大きかった（p<0.05）。DLP群はCAD/CAM群およびSLA群よりも高い表面粗さを示した（p<0.01）。CAD/CAM群とSLA群はDLP群よりも高い破壊抵抗性を示した（p<0.05）。破壊様式 I：DLP群とSLA群では、歯冠の破折や亀裂が最小限であるモードが60%と最も多く、CAD/CAM群では、歯冠の半分以下が欠損するモードが60%と最も多かった。

RESULTS: The SLA group exhibited higher marginal and internal gaps than both the CAD/CAM and DLP groups (p<0.05). The DLP group showed higher surface roughness than the CAD/CAM and SLA groups (p<0.01). The CAD/CAM and SLA groups showed higher resistance to fracture than the DLP (p<0.05) group. Mode of failure I: Minimal crown fracture or crack, was predominate among DLP and SLA crowns (60%), while the Mode II: Less than half of the crown lost, was predominant among CAD/CAM crowns (60%).

結論:

CAD/CAM法にて製作されたクラウンは、SLA法およびDLP法クラウンと比較して、マージナルフィット、インターナルフィット、表面粗さが優れていた。CAD/CAMおよびSLAクラウンはDLPクラウンよりも高い破折抵抗性を示した．

CONCLUSIONS: Crowns manufactured following CAD/CAM technique have better marginal and internal fit, surface roughness than SLA and DLP crowns. The CAD/CAM and SLA crowns showed higher resistance to fracture than the DLP crowns.