Effect of fiber post and restoration type on biomechanical behavior of endodontically treated premolars: Finite element analysis and in vitro evaluation

歯が深い虫歯や神経に達する亀裂に見舞われた際、歯科医師はそれを救うためにしばしば根管治療を行います。この命を救う処置は、内部の感染組織を取り除きますが、同時に、新鮮で生きた枝と比較して、乾燥した小枝のように、歯をより乾燥させ、脆いものにしてしまいます。また、感染部に到達するために必要な大きな空洞によって、歯は頻繁に弱体化します。特に上顎の前歯部（小臼歯）は、口の中で横方向からの強い咀嚼力を受ける場所に位置しています。これを修復するために、歯科医師は歯を強いキャップで覆わなければなりませんが、そこには難しい選択が待ち受けています。残っている健康な歯を大幅に削ってフルクラウン（全冠）に適合させるか、あるいはオンレイやオーバーレイと呼ばれる部分的な被覆を用いて、より多くの歯を保存しようとするかです。もう一つの一般的な論争は、支柱として機能させるために、根の奥深くに小さく柔軟なファイバーポストを挿入するかどうかです。長年、歯科界では、どのキャップと支持体の組み合わせが、歯が真っ二つに割れるという失敗（これは多くの場合、歯を完全に抜歯することを意味します）に対する最善の保護を提供するかについて議論されてきました。

西華大学口腔医学院の研究者たちは、人間の口を模したモデルを用いてこれらの異なる戦略をテストすることで、この論争に決着をつけようと試みました。彼らは、根管治療後に特に破損しやすいことで知られる上顎小臼歯に焦点を当てました。チームは2つの並行した調査を行いました。一つは、歯の内部の目に見えない力をマッピングするための高度なコンピュータシミュレーションを用い、もう一つは、実際の抜去されたヒト歯を使用して、それらが実際にどれほどの力に耐えられるかを検証することです。彼らは6つの異なるシナリオをテストしました。ある歯にはフルクラウンが施され、ある歯には部分的なオンレイが、また別の歯には部分的なオーバーレイが施されました。これら3つの形状のそれぞれにおいて、ファイバーポストを挿入したものと挿入していないものの2つのバリエーションをテストしました。彼らは、各モデルと歯の咬合面に、通常の食事中の横方向の圧力をシミュレートするように設計された300ニュートンの一定の斜め方向の力を加えました。

コンピュータシミュレーションの結果、ストレスが歯を通じてどのように伝わるかについて明確なパターンが明らかになりました。部分的なオーバーレイを用いたモデルは、修復物と歯の構造の両方において、最も低いレベルの内部ストレスを示しました。興味深いことに、ポストの有無によるグループ間での歯とキャップの全体的なストレスレベルは同等でしたが、ファイバーポストはストレスの行方を劇的に変えました。ポストの存在は、レジンコア内のストレスを劇的に減少させ、小臼歯の歯冠部（頸部）におけるストレスの分散をもたらしました。ポストがない場合、ストレスは歯の頸部、つまり歯冠と歯根が接する非常に危険な場所に集中していました。ポストがあることで、そのストレスはより均一に分散され、その弱点から亀裂が始まる危険性を軽減しました。

研究者が実物の歯を用いた物理的テストに移ると、強度に関する結果は驚くほど一様でした。どのようなタイプのキャップを使用しても、あるいはファイバーポストを挿入しても、歯を破壊するために必要な力の量は統計的に同じでした。すべてのグループにおいて、歯は同様によく耐えました。しかし、研究者が「どのように壊れたか」に着目すると、物語は変わりました。破折のタイプは、かかる力と同じくらい重要でした。一部の破折は軽微で、クラウンや歯の上部のみに起こるものであり、歯科医師が新しいキャップを作ることで修復可能なものです。他の破折は致命的で、歯根の深くまで亀裂が走り、歯を救うことが不可能になるものです。オーバーレイ修復とファイバーポストを組み合わせたグループは、これら修復可能な破折の割合が最も高く、一方でフルクラウンでポストがないグループは、修復可能な破折の割合が最も低く、完全な喪失の割合が最も高くなりました。

ファイバーポストは、歯を破壊するために必要な総力を変えることはなかったものの、歯を救うための決定的な要因であることが証明されました。天然の歯根の硬さに一致する柔軟な支柱として機能することで、ポストは力を脆弱な歯の頸部から遠ざける手助けをし、歯頸部および頬側歯根におけるストレス集中を軽減しました。これにより、亀裂が歯根の深くまで進むのを防ぎ、失われるはずだった歯を修理可能なものへと変えたのです。本研究は、キャップの形状（フルか部分的か）は歯が耐えられる力の大きさを大きく変えない一方で、ファイバーポストを使用するかどうかの決定が、単純な修理で済む歯にするか、抜歯が必要な歯にするかの分かれ目になることを示唆しています。研究者たちは、これらの弱体化した歯に対して、歯を口の中に留めておくための最善の戦略は、特定のセラミック製の被覆の種類に関わらず、ストレスを分散させ、修復可能な破折パターンを促進するファイバーポストを使用することであると結論付けました。