ジルコニア修復物の剥離のためのEr:YAGレーザー設定：インビトロ研究

Er:YAG laser settings for debonding zirconia restorations: An in vitro study.

抄録

このin vitro研究は、エルビウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Er:YAG）レーザーを用いてジルコニア修復物の剥離を行う際の最適な周波数とエネルギー設定を決定することを目的とした。(1)3mol%酸化イットリア安定化正方晶ジルコニア多結晶体(3Y-TZP)および(2)5mol%酸化イットリア安定化正方晶ジルコニア多結晶体(5Y-TZP)の2種類の材料から、合計200個のジルコニア試験片(5mm×5mm×1.5mm)を作製した。ジルコニア標本はレジンセメント（RelyX Ultimate, 3M）を用いて象牙質と接着させ、レーザー治療によって20群に分けた（n=5）。Er:YAGレーザー治療は、様々な周波数（10Hzと20Hz）とエネルギー（80mJ、100mJ、120mJ、140mJ、160mJ、180mJ、200mJ、220mJ、240mJ、260mJ）で行った。試料の剥離に要した時間と、レーザー処理中に象牙質が受けた温度変化を記録した。剥離した象牙質とジルコニア試料の表面形態を走査型電子顕微鏡（SEM）で観察した．4点曲げ強さ試験と表面粗さ測定のために、追加のジルコニア試験片を作製した。統計解析は、三元配置分散分析（ANOVA）およびStudent-Newman-Keuls（SNK）-q検定（α=0.05）を用いて行った。各試験片の剥離時間は4.8～160.4sの間で変動し，平均値は59.2sであった．各試験片の象牙質温度変化は2.3～3.6°Cであり，平均値は2.7°Cであった．剥離時間はジルコニア材料の種類とレーザーエネルギーの影響を大きく受けたが，レーザー周波数の影響は受けなかった．その結果，3Y-TZPは5Y-TZPよりも剥離時間が長かった．最適なエネルギーは3Y-TZPで220mJ、5Y-TZPで200mJであった。レーザー周波数、レーザーエネルギー、およびジルコニア材料のタイプは、象牙質の温度変化に影響を及ぼさなかった。さらに，レーザー処理後の象牙質およびジルコニア材料に表面変化は観察されなかった．ジルコニア材料の表面粗さと曲げ強さは、レーザー治療後も変化しなかった。まとめると、Er:YAGレーザー治療は、ジルコニア修復物の機械的特性に影響を与えることなく、5.6℃以下の安全な温度変化で効果的かつ安全に除去することができる。3Y-TZPおよび5Y-TZP修復物の剥離に最適な周波数およびエネルギー設定は、それぞれ10/20Hzおよび220mJ、10/20Hzおよび200mJであることが判明した。

This in vitro study aimed to determine the optimal frequency and energy settings for debonding zirconia restorations using an erbium-doped yttrium aluminum garnet (Er:YAG) laser. A total of 200 zirconia specimens (5 mm × 5 mm × 1.5 mm) were fabricated from two types of materials: (1) 3 mol% yttria oxide stabilized tetragonal zirconia polycrystalline (3Y-TZP) and (2) 5 mol% yttria oxide stabilized tetragonal zirconia polycrystalline (5Y-TZP). The zirconia specimens were bonded to dentin using resin cement (RelyX Ultimate, 3 M) and divided into 20 groups based on their laser treatments (n = 5). Er:YAG laser treatment was applied at various frequencies (10 Hz and 20 Hz) and energies (80 mJ, 100 mJ, 120 mJ, 140 mJ, 160 mJ, 180 mJ, 200 mJ, 220 mJ, 240 mJ, and 260 mJ). The time required to debond the specimens and the temperature changes that dentin underwent during the laser treatment were recorded. The surface morphologies of the debonded dentin and zirconia specimens were observed using scanning electron microscopy (SEM). Additional zirconia specimens were fabricated for 4-point flexural strength testing and surface roughness measurements. Statistical analyses were conducted using three-way analysis of variance (ANOVA) and Student-Newman-Keuls (SNK)-q tests (α = 0.05). The debonding time of each specimen varied between 4.8 and 160.4 s, with an average value of 59.2 s. The dentin temperature change for each specimen ranged from 2.3 to 3.6 °C, with an average value of 2.7 °C. The debonding time was significantly influenced by the zirconia material type and laser energy, but it was not affected by the laser frequency. Among the specimens, those made of 3Y-TZP needed significantly more time for debonding than 5Y-TZP. The optimal energies were 220 mJ for 3Y-TZP and 200 mJ for 5Y-TZP. The laser frequency, laser energy, and type of zirconia material had no effect on the dentin temperature change. Additionally, no surface alternations were observed on the dentin or zirconia materials after laser treatment. The surface roughness and flexural strength of the zirconia materials remained unchanged after laser treatment. In summary, Er:YAG laser treatment effectively and safely removes zirconia restorations without impacting their mechanical properties, with a safe temperature change of less than 5.6 °C. The optimum frequency and energy settings for debonding 3Y-TZP and 5Y-TZP restorations were found to be 10/20 Hz and 220 mJ and 10/20 Hz and 200 mJ, respectively.