疲労時の変形挙動に着目したCAD/CAM冠の至適材料学的特性の探究

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K19083
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 原田 章生 東北大学, 歯学研究科, 助教 (40757267)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: コンポジットレジン / CAD/CAM / セメント / 弾性係数

Outline of Annual Research Achievements

CAD/CAM製硬質レジンクラウン（CAD/CAM冠）を大臼歯部に適用するにあたり、冠の破折あるいは冠の脱落が懸念されている。単純に被着体とセメントの接着強度だけではなく、被着体とセメントの弾性係数や変形量（ひずみ）などが接着耐久性や疲労に対して影響すると考えた。有限要素解析における過去の報告では、計算上クラウンの弾性係数が異なる場合、クラウン内部やセメント内部への応力分布は異なる。しかしながら、異なる種類のセメントや支台歯までの弾性係数を考慮した結果については不明な点が多く、これらの要素の組み合わせにおける接着耐久性や疲労抵抗性を明らかにすることを目的とした。
まずはCAD/CAM用硬質レジンブロックの強度試験をJDMAS 245:2017規格に準じて曲げ強度を測定した。また、同形態の板状試料に90 μmのレジンセメント層を付与した複合試料を用意し、2種の材料を組み合わせた際の同様の試験での曲げ強度も測定した。さらに、試料にサンドブラスト処理を行った群と行っていない群で、２種の材料の接着操作を変えた際の曲げ強度についても比較した。試験の結果、用いた硬質レジンブロックは216.3±12.7 MPa、レジンセメントを付与した複合試料においては曲げ強度が、サンドブラスト処理を行った群では139.6±32.8 MPa、行っていない群では178.0±21.2 MPaで各群に有意差を認めた（P<0.01, Tukey-kramer HSD test）。次に支台築造用硬質レジン製の円柱試料に平板のCAD/CAM用硬質レジン試料を90 μmおよび270 μm厚のレジンセメントで接着し、圧縮試験による破折強度を測定した。セメント層が薄い試料は厚い試料よりも優位に破折強度が高かった（P<0.05 Student’s t-test）。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成31年度に計画していた疲労試験までたどりついていない。参考にした過去の論文の試験ではセラミック材料の破壊試験だったが、コンポジットレジンに置換した際に、材料特性の違いなどから、破折の様相が狙ったようにいかず、材料の基礎物性の評価および複合体試料の試料形態の条件模索に時間を費やした。

Strategy for Future Research Activity

破壊試験のではセメント層の有無、接着処理の違いやセメント厚みによりクラウン試料の破折強度の変化が生じることは確認できた。繰り返し疲労試験、弾性係数の異なるセメントを用いた時などの条件の違いがどの程度影響するのかを探索していく。
また破折に至るまでの過程で材料がどのような変形をするのか、材料の組み合わせによって変形挙動が異なるのかをひずみゲージなどを用いて調査する。

Causes of Carryover

年度末に予定していた学会参加の予定がキャンセルとなり旅費の差額が発生したことや、研究の進捗状況から予備試験を行う期間が長く、予定していた材料の購入量より少なかったことなどが原因である。
CAD/CAM硬質レジンブロックを購入し、確定したモデルで試験を遂行する。