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論文の内容の要旨
氏名：久津間 亮 平
博士の専攻分野の名称：博士（歯学）
論文題名：フッ化水素カリウムおよびフッ化水素アンモニウムによる表面処理がジルコニアの陶材焼 付強度に及ぼす影響
酸化ジルコニウム（ジルコニア）は，優れた機械的特性，化学的安定性，生体適合性および審美性 を有することから，補綴装置のフレームワーク，支台築造用既成ポスト，インプラントおよび矯正用 ブラケットなどに応用されている。しかし，ジルコニアの光透過性は，他のセラミックスと比較して 低いとの報告がある。そのために，審美的な治療では，ジルコニアに焼成用陶材を築盛，焼成するこ とが行われている。
これに伴って，ジルコニアと焼成用陶材間の剥離や焼成用陶材の破折等の問題が報告されている。
これらの原因として，焼成用陶材とジルコニアの熱膨張係数の差，フレームワークの設計，焼成用陶 材の機械的特性と厚さ，ジルコニアと焼成用陶材の焼付強度などが挙げられる。そのため焼付界面の 連結強度の向上は，焼成用陶材の剥離や破折などの問題を解決するために必要となる。ジルコニアへ の表面処理は，アルミナブラスト処理を行い，機械的嵌合力によって接着力を向上させることが報告 されている。
フッ化水素カリウムおよびフッ化水素アンモニウムを使用した表面処理は，アルミナブラストに比 べてジルコニア表面の自由エネルギーを増加させることに効果的であると報告されている。フッ化水 素カリウムおよびフッ化水素アンモニウムを使用した表面処理によってレジン系装着材料とジルコニ ア間の接着強度が向上するという報告はあるが，フッ化水素カリウムおよびフッ化水素アンモニウム の表面処理が，ジルコニア表面と焼成用陶材との焼付強度に及ぼす影響に関する報告は認められない。
本研究では，フッ化水素カリウム，フッ化水素アンモニウムおよびフッ化水素酸を用いて表面処理 を行い，焼成用陶材と従来型および高透光性ジルコニアとの間の焼付強度に及ぼす影響を検討した。
本研究では被着体として，イットリア添加部分安定化型ジルコニア（Katana Zirconia，以下3Y-TZP）
およびイットリア添加部分安定化型高透光性ジルコニア（KZR-CADジルコニア SHT，以下6Y-TZP）を 使用した。
使用したジルコニアと焼成用陶材の熱膨張係数（以下CTE）は，熱機械分析装置（SS-6000）を用い て測定した。X線回折分析（以下XRD）は，未処理（以下NT），アルミナブラスト（以下AB），フッ化 水素カリウム（以下KHF2）およびフッ化水素アンモニウム（以下NH4HF2）にて処理した各試料の表面 の結晶相を評価した。
ジルコニアへの表面処理は，AB（ハイアルミナス），KHF2，NH4HF2およびフッ化水素酸（ビスコポー セレンエッチャント，以下 HF）を用いた。また，NTを対照群とした。AB群は，被着面に対し，噴射 圧力0.28 MPa，10秒間，距離20 mmの条件でアルミナブラスト処理を行った。KHF2およびNH4HF2群で は，ジルコニアの被着面をそれぞれの粉末(200 mg)で覆った。KHF2をのせた試験片を，電気炉で 10 分間，真空下で 280℃に加熱し，粉末を溶解した。NH4HF2粉末をのせた試験片を，電気炉で 10 分間，
真空下で 170℃に加熱し，粉末を溶解した。試料は自然放冷後，処理表面の残留物を除去するために
スチームクリーナーを用いて 15秒間洗浄し，圧縮空気を用いて乾燥させた。HF群は，ジルコニアの 表面をHFにて90秒間処理し，同様に洗浄，乾燥した。
せん断接着試験試料の焼付面は，直径 5.0 mm の円形に規定した。ジルコニア焼付面にジルコニア 専用焼成陶材（セラビアンZR SBA3）を電気炉にて真空下で3回に分けて築盛焼成した。焼成終了か ら30分後，各試料を37℃精製水中に24時間浸漬した。せん断試験は接着試験体をステンレス鋼製の 治具に装着し，万能試験機（Type 5567，Instron）にて，クロスヘッドスピード0.5 mm/minの条件で せん断接着強さを測定した。
せん断接着試験後の接着破壊様式を評価するために，試料破断面を光学顕微鏡（16×，Stemi DV4）
を用いて観察した。さらに，規定した接着面積に対する凝集破壊面積の割合を，画像解析ソフト（LMeye）
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を用いて算出した。表面処理後および破壊様式の判定後の代表的な試料破断面を観察した。観察は，
試料表面に金蒸着処理を行い，走査電子顕微鏡（S-4300およびS-3000N，日立ハイテクノロジーズ，
以下SEM）を用いて加速電圧15 kVの条件にて行った。
せん断接着強さの結果に対し，各条件のデータの正規性を検定し，さらに各群間における等分散性 を検定した。二元配置分散分析を使用して，独立因子（ジルコニアの種類，表面処理）を検討した。
グループ間のせん断接着強さの結果を比較するために，Sidakの多重比較検定（GraphPad Prism 6.0）
を用いた。全ての検定の有意水準αは0.05とした。
3Y-TZPのCTEは，150℃から250℃の範囲において9.4 10-6/Kであった。また，6Y-TZPのCTEは 200°C から 300°C の範囲において11.4 10-6/Kであった。一方，400℃から500℃の範囲では，2種類のジル コニアのCTEが焼成用陶材よりも高くなった。
XRDにおいて，AB，KHF2およびNH4HF2群の3Y-TZP試料は，単斜晶のピークが観測され，その他の全 ての群においては正方晶のピークのみが観測された。
せん断接着試験の結果に対して，各群に正規性が認められた（P > 0.05）。さらに，各群間のせん 断接着試験の結果に等分散性が認められた（P > 0.05）。よって各ジルコニアのせん断接着試験結果を，
二元配置分散分析とSidakの多重比較検定を使用して分析した。その結果，ジルコニアの種類と表面 処理のグループ間に有意差を認めた（P < 0.001）。また，ジルコニアの種類および表面処理の間に交 互作用は，認められなかった（P = 0.5751）。
3Y-TZP群においては，KHF2群は他群と比して有意に高いせん断接着強さを示した。6Y-TZP群におけ
るKHF2およびNH4HF2群は，NTおよびHF群と比して有意に高いせん断接着強さを示した。接着破壊様 式において，すべての試料は凝集破壊を示した。3Y-TZPおよび6Y-TZPのいずれにおいても，NTおよ びKHF2群は，それぞれ最小および最大の凝集破壊面積率を示した。
SEM観察では，各処理後の3Y-TZPおよび6Y-TZPの表面において，KHF2およびNH4HF2処理後に小孔 が認められた。また 3Y-TZPの破断面観察像においては KHF2群では，孔と焼結した焼成用陶材が確認 できた。NH4HF2群は孔，焼結した焼成用陶材およびガラス状の焼成用陶材が確認できた。6Y-TZPの破 断面観察像において，KHF2群は焼結した焼成用陶材が確認できた。NH4HF2群は焼結した焼成用陶材と ガラス状の焼成用陶材が確認できた。
フッ化水素カリウムおよびフッ化水素アンモニウム処理がジルコニアと焼成用陶材との焼付強度 に及ぼす影響について検討した結果，以下の結論を得た。
1. 3Y-TZPに対して，焼成用陶材を焼付する際には，対照群，ABおよびHF群と比して，KHF2群が焼
付強度に優れていた。
2. 6Y-TZPに対して，焼成用陶材を焼付する際には，対照群およびHF群と比して，KHF2およびNH4HF2
群が焼付強度に優れていた。
3. 走査電子顕微鏡観察の結果，KHF2およびNH4HF2処理により，ジルコニア表面の粗造化が認められ たことから，焼成用陶材の焼付強度が向上したことが示唆された。
