Comparison of Translucency and Masking Ability According to the Yttria Content of Zirconia Material

Abstract

Statement of Problem: Since conventional zirconia, which is opaque, has limitations for use in esthetic areas, translucent zirconia with increased yttria content has been introduced. In some cases with dark backgrounds, more translucency may result in a darker shade than expected. Therefore, balancing among various optical properties is necessary for fabricating restorations. Purpose: The purpose of this study was to investigate the translucency and masking ability of conventional zirconia (3 mol% yttria tetragonal zirconia polycrystals, 3Y-TZP), two translucent zirconias (4 mol% yttria partially stabilized zirconia, 4Y-PSZ and 5.5 mol % yttria partially stabilized zirconia, 5.5Y-PSZ), and lithium disilicate (LS) materials. Materials and methods: Three types of zirconia blocks with different yttria contents (Rainbow Shade Block-3Y, Shine T Block-4Y, High Shine Block-5.5Y) and LS blocks (Rosetta SM) were used. Ten specimens for each group were fabricated with 10 mm diameter, 0.8 mm and 1.5 mm thicknesses (± 0.02 mm). Their CIELAB value was measured with a spectrophotometer (SpectroShade Micro) on the black and white background and the translucency parameter (TP) was calculated. To investigate masking abilities, color measurement was performed on background shades of A2, normal dentin, discolored dentin, and titanium. The color difference (ΔE) was calculated based on the CIELAB values of A2 shade background. Using a statistical software (IBM SPSS Statistics v25), one-way ANOVA and multiple comparison using Bonferroni tests were conducted at the 0.05 level of significance. Results: In the 0.8 mm specimen, the TP value was highest for LS, followed by 5.5Y-PSZ, 4Y-PSZ and 3Y-TZP (p<0.001). In the 1.5 mm specimens, the TP values increased as the yttria content increased in the zirconia block, but there was no statistically significant difference between the 5.5Y-PSZ and LS groups. In the zirconia block, as the yttria content increases, the masking ability decreases, and the LS block had the lowest masking ability. All materials used in the study were able to adequately mask normal dentin shade (ΔE<5.5), but were not able to mask discolored dentin (ΔE>5.5). With a thickness of 1.5 mm, it was possible to adequately mask the titanium background in all materials, but with a thickness of 0.8 mm, only 3Y-TZP and 4Y-PSZ were able to mask titanium background. Conclusion: As the yttria content of the zirconia block increased, the translucency increased while masking ability decreased. Although translucent zirconia does not show higher translucency compared to lithium disilicate, the translucency has been significantly improved compared to conventional zirconia. There was a difference in the masking ability depending on the type and thickness of the ceramic materials. All ceramic materials used in the experiment were unable to adequately mask the shade of severely discolored dentin. It is recommended to use 3Y-TZP or 4Y-PSZ with a thickness of 0.8 mm or more to mask titanium.;목적: 치과 영역에서 CAD/CAM 시스템의 발전과 함께 지르코니아의 사용이 증가하고 있다. 기존의 지르코니아는 투명도가 낮아 심미성에 한계가 있었으나 최근에는 이트리아 함량을 증가시켜 투명성을 개선한 지르코니아 재료가 소개되었다. 본 연구에서는, conventional 지르코니아 (3Y-TZP)와 두 가지 투명 지르코니아 (4Y-PSZ, 5.5Y-PSZ), 리튬디실리케이트 재료 (LS)의 투명도를 비교하고 다양한 배경에서의 차폐능을 알아보고자 한다. 실험방법: 실험용 시편 제작을 위해 서로 다른 이트리아 함량을 갖는 지르코니아 블록 (Rainbow Shade Block -3Y, Shine T Block-4Y, High Shine Block-5.5Y, Genoss, Gyeonggi-do,Korea)과 리튬디실리케이트 블록 (Rosetta SM, HASS, Kangneng, Korea) 을 사용하였다. 시편은 직경 10 mm, 두께 0.8 mm와 1.5 mm 로 그룹 당 10개씩 제작하였다. 각 시편을 흑/백 배경에 위치시킨 후 spectrophotometer (SpectroShade Micro, MHT Optic Research AG)로 색조를 측정하였으며 색 차이를 이용하여 투명도(TP)를 계산하였다. 다양한 배경에서의 차폐능을 알아보기 위해 A2 shade의 레진, 정상 상아질 색조와 변색 상아질 색조의 레진, 임플란트 어버트먼트 제작용 티타늄 배경에서 색조 측정을 시행하였고 A2 shade 에서의 색조를 기준으로 하여 차폐능(ΔE)을 비교하였다. TP 값과 ΔE값에 대해 One-way ANOVA와 Bonferroni method를 이용한 사후검정을 시행하여 통계적 유의성을 검정하였다. 결과: 0. 8 mm 시편에서 TP값은 LS, 5.5Y-PSZ, 4Y-PSZ, 3Y-TZP 순으로 높은 값을 보였다 (p<0.001). 1.5 mm 시편에서도 지르코니아 블록에서 이트리아 함량이 증가함에 따라 투명도는 증가하는 경향을 보였으나 5.5Y-PSZ와 LS 그룹 간 통계학적으로 유의한 차이는 나타나지 않았다. 차폐능 비교 결과, 지르코니아 블록에서 이트리아 함량이 증가함에 따라 차폐능은 감소하는 경향을 보였으며 리튬디실리케이트 블록에서 차폐능이 가장 낮았다. 실험에 사용된 모든 재료에서 정상 상아질 색조를 적절히 차단할 수 있었으나 (ΔE<5.5) 변색상아질의 색조는 차단할 수 없었다 (ΔE>5.5). 1.5 mm 두께의 모든 재료에서 티타늄 색조를 차단할 수 있었으나 0.8 mm 두께에서 3Y-TZP와 4Y-PSZ 만이 티타늄 색조를 차단할 수 있었다. 결론: 지르코니아 블록의 이트리아 함량이 증가함에 따라 투명도는 증가하고 차폐능은 감소하였다. 투명성을 개선한 지르코니아 재료가 리튬디실리케이트와 비교하여 더 높은 투명도를 보이지는 않으나, 기존의 지르코니아 재료에 비해 투명도가 상당히 개선되었음을 확인할 수 있었다. 세라믹 재료의 종류에 따라 차폐능에 차이를 보였으며 모든 재료에서 변색 상아질의 색조를 적절히 차단할 수 없었다. 티타늄 색조를 차단하기 위해서는 0.8 mm 이상의 두께로 3Y-TZP 또는 4Y-PSZ 를 사용할 것이 추천된다.