(院長の徒然コラム)

はじめに

現代歯科医療は、単に疾患を治療するだけでなく、患者さんの生活の質（QOL）を高めるための「審美性」と「機能性」の両立を強く求められています。

特に、歯の修復においては、天然歯のような自然な見た目と、長期間にわたる安定した機能を提供することが究極の目標とされてきました。

この目標達成に向けて、歯科材料と技術は絶え間ない進化を遂げてきましたが、近年、その進化を劇的に加速させているのが「ジルコニア」という材料と、「デジタル技術」の融合です。

かつて、歯の修復に用いられる材料は、主に金属とレジン、そして伝統的な陶材(ポーセレン)でした。

特に、強度が必要とされる奥歯の治療やブリッジにおいては、金属を用いた修復物が主流であり、その強度や適合性は高く評価されていました。

しかし、金属特有の光沢や色調は審美性に劣り、金属アレルギーの問題も看過できない課題でした。

そこで注目されたのが、より自然な見た目を実現できる「セラミックス」です。

しかし、かつてのオールセラミックス材料は、審美性に優れる反面、強度が不足しているという決定的な弱点があり、特に咀嚼圧の大きい臼歯部や、複数の歯をつなぐブリッジへの適用は困難とされていました。

この長年の課題に一石を投じたのが、ジルコニアの登場です。

ジルコニアは、セラミックスでありながら金属に匹敵する高い強度と破壊靭性を持ち、同時に卓越した審美性と生体親和性を兼ね備えています。

さらに、CAD/CAM（Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing）システムに代表されるデジタル技術の進展が、ジルコニア修復物の設計・製作を精密かつ効率的に行えるようにしました。

これに加えて、口腔内スキャナーによるデジタル印象の導入は、従来の機械的印象採得（歯型採り）に伴う患者さんの不快感を軽減し、治療プロセス全体のデジタル化を一気に加速させています。

今回のコラムでは、ジルコニアとデジタル技術がオールセラミックレストレーションにもたらした革命的な変化、そのメリットなどについて深く掘り下げていきます。

1. ジルコニアの登場：強度と審美性を兼ね備えた材料

従来のオールセラミックスが抱えていた最大の課題は、その「もろさ」でした。

特に、引っ張り強さや衝撃強さが金属補綴物に比べて不十分であったため、大きな咀嚼圧がかかる臼歯部での使用や、複数歯を連結するブリッジ構造への応用が難しいとされてきました。

しかし、患者さんの審美意識の高まりや金属アレルギーの問題から、金属を使用しない「メタルフリー」修復への期待は年々高まっていったのです。

こうした背景の中で登場したのが、酸化ジルコニウムを主成分とする「ジルコニア」です。

ジルコニアは、セラミックスでありながら、高い曲げ強さと破壊靭性値を持つことが最大の特徴です。

ジルコニアは「曲げ強さ」において、従来の歯科用セラミックスが約350MPa前後であるのに対し、ジルコニアでは1500MPaに達するものが存在し、他の多くのセラミックス材料を大きく凌駕します。

また、「破壊靭性」においてもジルコニアは従来のセラミックの約3MPam1/2に対して、ジルコニアは約19MPam1/2と極めて高い値を示しており、他のオールセラミックシステムと比較して破折の危険性が格段に低減されることが示されています。

このジルコニア特有の高い強度と靭性は、「応力誘起相変態強化機構（Transformation Toughening Mechanism; TTM）」という独自のメカニズムに由来します。

ジルコニアには、単斜晶、正方晶、立方晶という3つの結晶相があり、歯科で用いられるイットリウム添加部分安定化型ジルコニア（Y-TZP）は、通常は正方晶として安定しています。

しかし、亀裂（クラック）の先端に高応力がかかると、この正方晶が体積膨張を伴いながら単斜晶へと相変態を起こします。

この相変態は、亀裂の進展を阻害する方向に圧縮応力を発生させるため、亀裂がそれ以上広がりにくくなるのです。

これは、金属材料が持つような延性破壊に近い挙動を示すものであり、「白い金属」とも称される所以です。

また、ジルコニアは、天然歯に近い色調や半透明性を持ち、非常に高い審美性を実現できるだけでなく、金属を一切使用しないため、生体親和性にも優れています。

これにより、金属アレルギーを持つ患者さんにも安心して適用できるようになったのです。

ジルコニアには、Y-TZP（イットリウム添加部分安定化ジルコニア）が最も一般的ですが、セリア系ジルコニア（Ce-TZP）とアルミナのナノ複合体である「NANOZR」などもあります。

NANOZRは、従来のY-TZPよりも高い強度と靭性を持ち、さらに低温劣化（加水分解）に対する抵抗性も優れているとされています。

ただし、ジルコニアは万能ではなく、支台歯の変色や陶材の築盛スペースの確保など、その特性を理解した上での適切な適用が不可欠です。

特に、ジルコニアの表面処理（研削、サンドブラスト、熱処理）は材料の結晶相や機械的性質に影響を与えるため、正確な手順が求められます。

2. CAD/CAMシステムの進化：精密性と効率性の向上

ジルコニアの登場と並行して、その潜在能力を最大限に引き出したのが、CAD/CAMシステムの飛躍的な進化です。

CAD/CAMシステムは、セラミックスの加工における煩雑な技工操作を大幅に機械化し、高強度セラミックス材料の普及を促進しました。

CAD/CAMシステムを用いたジルコニア補綴物の製作は、大きく分けて「データ採得（模型計測）」「設計（CAD）」「製作（CAM）」の3つのステップで構成されます。

まず、データ採得の段階では、模型からスキャナーで支台歯の3Dデータを取得します。

以前は模型をレーザースキャンするのが一般的でしたが、後述する口腔内スキャナーの普及により、直接口腔内からデータを得ることも可能になりました。

次に、CADソフトウェアを用いて、この3Dデータ上に補綴物の形態を設計します。ジルコニアは非常に硬いため、従来のワックスアップのように手作業で形態を付与することは困難です。CADソフトウェアでは、コンピュータ上で精密な形態設計を行うことができ、咬合接触点や隣接歯との関係性なども細かく調整できます。

最後に、設計されたデータに基づいて、CAMユニット（ミリングマシン）がジルコニアブロックを削り出し、補綴物のフレーム（ジルコニアコーピング）を製作します。このジルコニアコーピングは、多くの場合、半焼結または未焼結の状態で削り出され、その後、ファーネスで焼結することで最終的な強度と密度を獲得します。

この焼結プロセスでは、約20%もの収縮が生じるため、CADソフトウェアで事前にこの収縮率を考慮した拡大設計を行う必要があります。

CAD/CAMシステムは、精密な加工を可能にするだけでなく、ラボサイドの生産性を大幅に向上させました。

従来のオールセラミックスの製作では、多くの手作業と熟練した技術が必要とされ、時間もコストもかかりました。

しかし、CAD/CAMシステムにより、均一な品質のジルコニアフレームを効率的に大量生産できるようになり、その結果、ジルコニア補綴物が広く普及する要因となりました。

ジルコニア以外にも、CAD/CAMシステムで加工されるセラミックス材料には、ガラスセラミックス、ガラス浸潤セラミックスなど様々な種類があります。

ジルコニアのような酸化物セラミックスは、高い強度から臼歯部クラウンやブリッジのフレームに主に用いられることが多いです。

適切な材料選択は、補綴物の成功に不可欠であり、個々の臨床ケースにおいて最適な材料を見極める必要があります。

3. デジタル印象の衝撃：患者と術者双方へのメリット

CAD/CAMシステムの普及に加えて、歯科医療に大きな変革をもたらしたのが「デジタル印象（光学印象）」の導入です。

近年は口腔内CCDカメラを用いたデジタル印象法が、従来の機械的印象（歯型採り）の代替として注目されています。

従来の機械的印象採得は、印象材をトレーに入れて口腔内に挿入し、硬化するまで数分間待つというプロセスで行われます。

この際、印象材の味や匂い、嘔吐反射、窒息感などにより、多くの患者さんが不快感を覚えることが少なくありませんでした。

特に、嘔吐反射の強い患者さんにとっては、歯科治療の大きなハードルの一つとなっていました。

しかし、口腔内スキャナーを用いたデジタル印象では、この不快感を大幅に軽減できます。

口腔内スキャナーは、小型のカメラを口腔内に挿入し、光を使って歯列の表面形状をスキャンすることで、高精度な3Dデータを瞬時に取得します。

デジタル印象の主なメリットとして、以下の点が挙げられています。

①所用時間の短縮

片顎数分(早ければ1分かかりません)でスキャンが完了するため、機械的印象に比べて大幅な時間短縮が可能。

②印象材不要

印象材の不快感がないため、患者さんの負担が軽減される。

③画面上での確認

術者はスキャン中にPC画面で歯列の3Dデータを確認できるため、印象不良のリスクをその場で発見・修正できる。

④データ転送の迅速化

取得したデジタルデータは瞬時に歯科技工所へ転送できるため、模型の郵送にかかる時間がなくなり、製作期間の短縮につながる。

⑤模型保存のデジタル化

物理的な模型を保管する必要がなくなり、データとして半永久的に保存・管理できる。

これらのメリットは、患者さんにとってはより快適な治療体験を、歯科医師や歯科技工士にとっては、より効率的で精密な治療プロセスを提供することを意味します。

特に、複数回の印象採得が必要な複雑なケースや、遠隔地の技工所との連携において、デジタル印象は大きな威力を発揮します。

一方で、デジタル印象にも課題は存在します。例を挙げると歯肉縁下の形態の採得が困難であることです。

特に、支台歯の歯肉縁下マージンが深い場合など、光が届きにくい部分の正確なスキャンは難しい場合があります。

そのため、状況によっては、必要に応じて従来の印象法を併用したり、デジタルデータの後処理で調整したりする技術と経験が求められます。

しかし、これらの課題も技術の進歩とともに解消されつつあり、将来的にはデジタル印象が標準的な手法となることが予想されます。

4. 臨床実践における重要ポイント：成功への鍵

ジルコニアとデジタル技術の恩恵を最大限に引き出し、オールセラミックレストレーションを成功させるためには、臨床実践におけるいくつかの重要なポイントがあります。

Ⅰ.適切な支台歯形成

ジルコニア補綴物の成功の鍵は、精密な支台歯形成にかかっています。

CAD/CAMシステムでジルコニアを削り出す際の工具の直径や、ジルコニアの特性を考慮した形成の必要性があります。具体的には、以下の点が重要です。

①十分な削除量

ジルコニアは強度が高いものの、最終的な陶材築盛の厚みや、ブリッジの場合の連結部分の強度を確保するためには、軸面で1.5〜2.0mm、咬合面で2.0mm以上の十分な削除量が必要です

これにより、陶材が均一な厚みで築盛でき、破折のリスクを低減できます。

②滑らかな表面と適切なマージン形態

レーザースキャンを行うCAD/CAMシステムでは、計測エラーを減らすために、支台歯表面を滑らかに仕上げる必要があります。

マージン形態は、応力集中を避けるために「ラウンテッドショルダー」または「ディープシャンファー(もしくはシャンファー)」が推奨され、鋭利な角をなくすことが重要です。

③テーパー角

支台歯のテーパー角は、補綴物の適合性や維持力に影響します。

あまり小さすぎると補綴物の浮き上がりや適合不良につながるため、約12°程度が望ましいとされています。

④鋭縁の回避

ミリングマシンは、工具の直径よりも細い部分を加工できないため、前歯の切縁や臼歯の咬頭頂などに鋭縁が残らないように形成する必要があります。

Ⅱ.材料選択と色調調整

ジルコニアは「白い金属」と称されるように、金属に比べて歯冠色に近い色調を持っていますが、高い反射率を持つため、支台歯の色調を最終補綴物に反映させるには細心の注意が必要です。

特に、支台歯が変色している場合や、メタルコアが装着されている場合など、ジルコニアコーピング単独では色調を完全に遮蔽することが難しいことがあります。

この問題を解決するためには、以下のような工夫が凝らされます。

①オペークデンティンの活用

コーピングの色反射を抑えたい部分には、オペークデンティンと呼ばれる不透明な陶材を少量築盛し、内部からの光の透過をコントロールします。

②内部ステイン

コーピング上にステイン（着色材）を塗布し、歯本来の内部色調を再現することで、より自然なグラデーションと深みのある色合いを表現します。

③築盛陶材の選択と技術

ジルコニアコーピングの上に築盛する陶材（べニアリングポーセレン）の選択も重要です。

ジルコニア専用陶材は、ジルコニアの熱膨張係数に合わせて開発されており、良好な接着性と耐久性を実現します。

技工士の熟練した技術による築盛やステインニング、グレーズ処理が、最終的な審美性を大きく左右します。

Ⅲ.接着と耐久性

オールセラミックレストレーションは、歯科用セメントを用いて歯に接着されます。

ジルコニア補綴物の接着強度は、チタンと陶材の接着強度と同等以上であると報告されています。

ジルコニアの耐久性については、水分存在下での低温劣化（加水分解）が懸念されることもありますが、通常の口腔内環境における低温劣化の危険性は低いとされています。

しかし、研削やサンドブラストなどの機械的ストレスがジルコニア表面に与える影響は大きく、これらの加工によって生じる表面の相変態は、その後の熱処理によって元の結晶相に戻すことで、機械的性質を維持・回復させることが重要です。

Ⅳ.患者と歯科チームの密な連携

ジルコニアとデジタル技術を用いたオールセラミックレストレーションは、高い審美性と機能性を実現しますが、その成功は歯科医師、歯科技工士、そして患者さんとの密なコミュニケーションに大きく依存します。

患者さんの審美的要求が高い場合は、担当の歯科技工士が医療面接時や治療の各ステップに同席し、患者さんの理想とする審美的要素や価値観を深く理解することも成功に結びつくことがあります。

歯科医師は、ジルコニア補綴物の適応症を正確に診断し、適切な支台歯形成を行う責任があります。

歯科技工士は、CAD/CAMシステムを駆使し、ジルコニアの材料特性を熟知した上で、患者さんの個性に応じた補綴物を精密に製作する専門知識と技術が求められます。

そして、患者さん自身も、治療内容や材料特性、治療の限界について十分に理解し、歯科チームと協力することで、満足度の高い治療結果を得ることができます。

終わりに

ジルコニアという材料と、CAD/CAMシステムや口腔内スキャナーに代表されるデジタル技術の融合は、オールセラミックレストレーションの分野に革命をもたらしました。

従来のセラミックスが抱えていた強度不足という弱点を克服したジルコニアは、高い審美性、生体親和性、そして金属に匹敵する機械的強度を兼ね備え、臼歯部やブリッジといった従来困難だった領域にも適用範囲を広げました。

デジタル技術は、ジルコニア補綴物の設計・製作プロセスを精密化・効率化し、ラボサイドの生産性を飛躍的に向上させました。

さらに、口腔内スキャナーによるデジタル印象の導入は、患者さんの治療体験を劇的に改善し、歯科医療におけるワークフロー全体のデジタル化を加速させています。

これにより、審美性、機能性、そして治療の効率性において、これまでにない高いレベルの歯科医療が提供可能となりました。

しかし、これらの進歩は、あくまでツールであり、最終的な治療の成功は、歯科医師と歯科技工士の専門知識と熟練した技術、そして患者さんとの密なコミュニケーションにかかっていることを忘れてはなりません。

適切な材料選択、精密な支台歯形成、熟練した色調調整と築盛、そして長期的な耐久性を考慮した接着手順など、臨床における細やかな配慮が、最終的な治療結果を左右します。

今後、歯科医療のデジタル化はさらに進展し、AIによる診断支援、3Dプリンティングによる補綴物製作、生体材料のさらなる進化などが期待されます。

これらの未来の技術が、ジルコニアを用いたオールセラミックレストレーションと融合することで、私たちはさらに高度で個別化された歯科治療を患者さんに提供できるようになるでしょう。

その中心には、常に患者さんのQOL向上という大切な目標がなければならないのです。

是非皆さんも、ジルコニアについて深く考察してみてください。