FEA estimates of margin design in all ceramic crowns

Statement of problem: Over the past decade, increased demand for esthetically pleasing restorations has led to the development of all-ceramic systems. Recent reports suggest that the all-ceramic crowns have excellent physical properties, wear resistance, and color stability. In addition, numerous ceramics have excellent biocompatibility, a natural appearance, and improved physical bonding with resin composite luting agents. However, the brittle nature of ceramics has been a major factor in their restriction for universal usage. Functional occlusal loading can generate stress in the luting agent, and the stress distribution may be affected by the marginal geometry at the finish line. Tooth preparation for fixed prosthodontics requires a decision regarding the marginal configuration. The design dictates the shape and bulk of the all ceramic crowns and influences the fit at the margin. Purpose: The purpose of this study was to evaluate the stress distribution within marginal configurations of all- ceramic crowns (90-degree shoulder, 110-degree shoulder, 135-degree shoulder). Material and methods: The force is applied from a direction of 45 degrees to the vertical tooth axis. Three-dimensional finite element analysis was selected to determine stress levels and distributions. Results and conclusion: The result of stress level for the shoulder marginal configuration was more effective on stress distribution at 135-degree shoulder margin. But the stresses concentrated around at 135-degree shoulder margin. The stress decreased apically at the surface between cements and alumina core, and increased apically at the surface between alumina core and veneering porcelain.

완전 도재관을 위한 지대치 형성시 변연 형태에 따른 응력 분포의 유한요소법적 비교

현대 치의학에서는 환자의 심미적 만족을 충족시키기 위한 지속적인 관심으로 완전 도재관의 발전을 가져왔다. 최근의 연구 결과들은 완전 도재관의 물리적 성질과 마모 저항성, 색조의 안정성 등을 보고하고 있다. 이와 같이 여러 장점이 많음에도 불구하고 아직 파절에 대한 저항성에는 많은 의문점을 내포하고 있다. 구강 내에서 기능적인 교합력은 수복물의 변연에 응력을 주게된다. 이러한 응력은 주변 조직으로 잘 분산되어져야 하는데, 수복물의 변연 형태에 따라 다른 양상을 보여주게 된다. 변연 형태는 수복물의 부피와 모양, 그리고 변연에서의 적합도에도 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 완전 도재관에서의 변연 형태에 따른 응력 분포를 3차원 유한 요소 분석법을 이용하여 조사하였다. 상악 중절치가 기본 모델로 사용되었고, 완전 도재관을 재현하였다. 변연 형태로는 $90^{\circ}$ shoulder, $110^{\circ}$ shoulder, $135^{\circ}$ shoulder형태를 부여하고, 100N의 힘을 치축에 $45^{\circ}$ 방향으로 가하였다. 그 결과 도재 내부의 응력 분포는 $90^{\circ}$, $110^{\circ}$ 모델에 비해 변연 각도가 $135^{\circ}$인 모델의 경우가 응력의 분포가 고르게 나타났다. 그러나 변연에서는 $90^{\circ}$와 $110^{\circ}$ 모델의 응력보다 조금 더 집중되었다. $90^{\circ}$와 $110^{\circ}$ 모델의 비교시는 대체로 비슷했다. 알루미나 코아 내부의 응력 분포에서도 또한 $135^{\circ}$인 모델이 $90^{\circ}$와 $110^{\circ}$ 모델의 응력분포보다 더 잘 분포되었다. $90^{\circ}$와 $110^{\circ}$ 모델의 비교시는 $110^{\circ}$가 $90^{\circ}$ 모델에 비해 더 좋은 응력분포를 보였다. 알루미나 코아와 접착제 사이의 계면에서는 응력이 변연으로 갈수록 감소하고, 알루미나 코아와 도재 사이의 계면에서는 변연으로 갈수록 응력이 점차 증가하였다. $135^{\circ}$ shoulder는 고른 응력분포임에도 변연에서의 응력 집중이 나타나므로 완전 도재관의 변연으로는 적절하지 못하며, $90^{\circ}$ shoulder보다 상대적으로 좋은 응력분포와 변연 형성의 용이성이 우세한 $110^{\circ}$ shoulder가 완전 도재관의 변연에 추천될 수 있겠다.