セラミック材料 素材による分類 紹介  あるいは審美治療で用いられる材料   1．ハイブリッドセラミックス ハイブリッドセラミックスは、ハイブリット型コンポジットレジンとも呼ばれ、従来の硬質レジンに比べフィラーの含有量を多くすることで、機械的強度を向上させた材料です。そのため、レジン前装冠ばかりではなく、ジャケットクラウンやインレーなどのメタルフリー修復にも広く応用され、用いられています。従来の硬質レジンに比べて、曲げ強さは飛躍的に向上している反面、対合歯に優しい（軟らかさ）レジンの特性を残しています。このことから、最近ではインプラントの上部構造をはじめとする歯冠修復材料への応用が見直されています。   Pick Up マテリアル！！その1????   ２．分散強化型ガラスセラミックス 分散強化型ガラスセラミックスとは、セラミック結晶をガラス層内に分散化することにより亀裂の進展を抑えることで強化を図っています。曲げ強さは長石質ポーセレン（曲げ強度約90MPa）に比べ約160MPaまで向上している。また「empress max」の意を持つIPS e.max(CAD/Press)は、二ケイ酸リチウムを使用したガラスセラミックスであり、単体で360～400MPaの高強度を実現しています。   Pick Up マテリアル！！その2????     ３．ガラス浸透型セラミックス ガラス浸透型は、多孔質コア材料の空間にガラスを浸透させて強化させたものです。これまでにインセラムスピネル、インセラムアルミナ、インセラムジルコニアなどが臨床に用いられています。曲げ強さは、インセラムアルミナで約500MPaを示し、アルミナが主成分でジルコニアを約30％含有しているインセラムジルコニアにおいては約600MPa近くまでの高強度となっています。   ４．高強度焼結セラミックス（CAD/CAMブロック） 高密度焼結は、高靱性・高強度のアルミナやジルコニアを高密度にプレスした状態で焼結することで、緻密なセラミックを生成したセラミックです。CAD/CAMシステムに用いられているアルミナ、ジルコニアのブロックがこれらに属します。ノーベルバイオケアのプロセナアルミナは、約600～700MPaの強度を持っています。 また「ホワイトメタル」と称されるジルコニアは、添加された安定化剤によりイットリア系とセリア系に分類されます。歯科で多く用いられているイットリア系ジルコニアは、多くのメーカーより販売されており、曲げ強さは約900～1300MPa、破壊靭性値は約6～10MPaと、長石質ポーセレンの約10倍近くの機械的強度があります。ISO規格ではクラウンのみならず４歯以上のブリッジにも応用可能となり、このジルコニアの登場は今のメタルフリー修復の発展に大きく寄与しています。 最近では、ZENOSTARなど高透過性ジルコニアが販売されるようになり、ジルコニアをフレームに用いるのではなく、ジルコニア単体のフルジルコニア、オールジルコニア修復が多くなりつつあり、欧米では既にこれが主流となってきています。   Pick Up マテリアル！！その3????     ５．複合化セラミックス 複合化とは、異なった素材を組み合わせて合成されることにより、単体では得られない特性を実現しています。P－ナノZRは、セリア安定ジルコニア結晶内にアルミナ粒子が含有しており、アルミナ結晶粒内にもセリア安定ジルコニアが取り込まれた双方向ナノ複合材料です。これまでのイットリア系ジルコニア比べて、更に高強度と高い靭性を持っています。高強度のためフレームの厚みをメタル同様の0.3㎜の薄さにすることが可能となり、低温劣化の欠点も克服されるなど臨床的に大きなメリットを持っています。また靭性値が大きいため、クラスプや金属床など義歯への応用も試みられています。このような、セラミック材料の複合化による強化法は最近の１つの傾向であり、セラミック材料の強度改善はこれからも進んでいくことが予想されます。   Pick Up マテリアル！！その４????       ６．高分子材料 セラミック治療をおこなう上で、土台柱となる支台築造が必要となることが多々あります。そのような場合、ジルコニアポストやファイバーポストといったポストが用いられます。 ファイバーポスト（FibreKor Post）は、グラスファイバー繊維と高強度レジンマトリックスを組み合わせたポストで、レジンセメント、支台築造用レジンと組み合わせることにより、歯質と強固に接着したメタルフリーの支台築造を行うことができます。 ファイバーポストのヤング率は29.2GPa（象牙質18.6GPa、チタンポスト90.3GPa、ジルコニアポスト123GPa）で、チタンポストやジルコニアポストと比べて象牙質に近く、残存歯質への応力集中が少ないのが特徴です。また曲げ強度が990MPaと強く、柔軟性と強度、審美性を兼ね備えたポストです。     Pick Up マテリアル！！その1???? ハイブリッドセラミック系  エステニア ・材質向上が目覚ましいハイブリッドセラミック ハイブリッドセラミックは本来のセラミックに比較して、まだまだ改善点や劣る点は多々あります。しかし研究の結果、近年材質は飛躍的に改善されてきています。いくつかの種類がありますが、ここではエステニアという名称のハイブリッドセラミックについてご紹介します。   エステニアは従来の硬質レジンの欠点である機械的強度、耐摩耗性、吸水性を向上させるために平均粒径0.02㎛の超微粒子フィラーを高密度充塡したハイブリッドセラミックです。   超微粒子フィラーの充填率を９２ｗｔ％（重量％）にまで高め、レジンとフィラー界面の接着、マトリックスを強化することにより、圧縮強度600MPa、曲げ強度200MPa、ビッカース硬度190Hvと優れた機械的性質を有しています。   １８K相当の硬さと高い靭性を兼ね備え、硬質レジンと比較して格段の強度と耐久性を持っています。すなわち、エステニアは機械的強度に優れ、弾性率、熱伝導率もエナメル質と象牙質の中間に位置し、力学的にも天然歯に調和している材料とされているのです。   また、材料強度があるためメタルとの接着性にも優れ、メタルフレームに築盛することにより、多くの治療に応用が可能です。さらに多層の築盛を行うことで色調再現性を向上させることができ、光および加熱重合することにより機械的強度も向上します。このように広く臨床応用されている歯冠修復材料なのです。     Pick Up マテリアル！！その2???? ガラスセラミックス系  IPS e.max （イーマックス)   ・二ケイ酸リチウムガラスセラミックス 二ケイ酸リチウムガラスを主成分とした歯科セラミック材料、主にIvoclar Vivadent社のe.max（イーマックス）という加工システムについて説明していきます。 e.maxの主成分である二ケイ酸リチウムは高い曲げ強度（360～400MPa）を有するセラミックス材料で、1本の歯でクラウンを製作した場合には非常に高い耐久性を持ちます。   ・ カメレオン効果 e.maxは、適合制度に優れ、高い曲げ強度を持っていますが、カメレオン効果を有しています。カメレオン効果とは、修復材料と残存する周囲の歯質あるいは天然歯とが同調して見える効果のことを言います。e.maxには、天然歯とよく似ている光の散乱性、透過性、反射性、蛍光性といった特徴を持っています。そのため周りの色調を取り込み、調和するカメレオン効果（セルフカラーマッチ性）があります。透明感の異なる種類の色調のe.maxがあり、天然歯質とカメレオン効果による調和のとれた修復が可能となるのです。   ・特徴 臨床応用され１０年以上経ち、広く使用されているe.maxの特徴です。   表にする 長所 見た目が非常にきれいに仕上がる 高い強度がある 変色が少ない 汚れ（プラーク）が付きにくい 透明感が高い かみ合わせの強い、くいしばり、歯ぎしりをする方でも治療できる 歯と非常に強固に接着するため、治した部分から虫歯になりにくい 短所 薄い部分は一部欠けてしまうことがある 複雑な色付けには限界がある 透明度が高いため、元の歯の色の影響を受ける（元の歯が黒いと、黒ずんで見えてします） 変色は少ないが、長期的に見ればやはり変色はする 長いブリッジ治療には適さない   ・対疲労性 e.maxが登場する以前の二ケイ酸リチウムガラスセラミックには、エンプレス1、エンプレス２という材料がありました。エンプレス２の登場で、従来のエンプレス１と比較して、曲げ強度が約3倍になり、クラウン、インレーからブリッジ治療までが製作可能となりました。 一方で、e.max（360～400MPa）は前身のエンプレス2（3５０MPa）に比べ、約50Mpaほどしか数値が上がっていません。しかし注目するべき点は、疲労耐性にあります。 Ivoclar Vivadent社が行った実験結果として、e.maxの場合、長時間の咀嚼運動にも耐えられるという結果が出ています。つまり長期間使用しても割れにくいということなのです。   表にする 曲げ強度は、 加工システム名 曲げ強度（Mpa:メガパスカル） エンプレス1 100MPa エンプレス2 350MPa e.max 360～400MPa     Pick Up  マテリアル！！その3???? 高強度焼結セラミックス系  ジルコニア ・ジルコニアとは ジルコニアとはセラミックの一種です。ジルコニアは人工ダイヤモンドとしても大変有名ですが強く、軽く、美しく、そして体に優しいセラミックです。身近なところでは白いセラミック製の包丁などもジルコニアでできています。また医科では骨の代替素材として人工関節に使用されるなど生体親和性が高く、大変丈夫で安全なセラミックです。   歯科で使用されるジルコニア（ZrO2）はダイアモンド類似石として用いられるジルコン人造ダイアモンドと同じ元素で強さと美しさを持つ素材です。欧米ではホワイトメタル、白い金属とも言われています。   歯科用セラミック材料に求められる要素は強度があり、美しく、安心できる素材であることです。ジルコニアは強度と靭性をもち耐久性、耐食性、耐熱性にも非常に優れ、美しく生態親和性も高く、金属アレルギーの心配もないことから金属材料に取って代わるノンメタル治療として最も注目されているセラミックなのです。   ・ジルコニアセラミック修復物 セラミックは、圧縮する力に対しては抵抗を示しますが、衝撃を加えると簡単に壊れてしまういわゆる脆性材料です。そのため一部チッピングや破折を起こすことはよく知られていました。   ジルコニアはその弱点を改良していき、従来のセラミッククラウンよりも強度が圧倒的に高くなりました。そのため従来だったら、強い咬合力がかかり割れていた奥歯である大臼歯部や複数歯連結したブリッジなどにも使用範囲が大幅に広まりました。   ・従来のセラミック修復物との違い ジルコニア登場前までのセラミックは強度があまり強くなかったため、強い咬合力がかかる部位では、より強度を持たせるため金属合金や「アルミナ」というセラミック素材が用いられていました。 しかし金属は十分な強度はあるものの、歯ぐきの境目に黒く金属が見えたり、金属アレルギーが起こる可能性がありました。またアルミナは、金属を使用しない反面、強度不足という問題がありました。 新しいセラミック材質であるジルコニアは、金属のしなやかさと十分な強度の両方を兼ね備えているだけではなく、腐食にも強く、生体親和性が高いので、歯科治療における審美性の高い素材としても注目を集めています。   以下ジルコニアの特徴を述べていきます。   ジルコニアの特徴 ・圧倒的に高い曲げ強さ ジルコニアの特筆すべき特徴の一つが「曲げ強度」です。なぜ強くて、硬いと言われているかはこの「曲げ強度」が高いからです。他のセラミック材料であるハイブリッドセラミックが150〜240MPa、ガラスセラミックスの曲げ強度が160〜400MPaである一方、ジルコニアは曲げ強度1200±200MPaというように圧倒的に強度が高いのです。 例えるならば、竹のイメージに似ています。竹の木は触ると硬いですが、一方で「しなやか」にかかる抵抗力を吸収します。ジルコニアもミクロの結晶単位で「かかる力を分散し吸収する」という竹の木と同じような作用を起こしているのです。   表にする ハイブリットセラミック 曲げ強度　150〜240MPa ビッカース硬さ　80〜190MPa   ガラスセラミックス 曲げ強度　160〜400MPa ビッカース硬さ　640±20MPa   ジルコニア 曲げ強度 1200±200MPa ビッカース硬さ　1200〜1900MPa   ・高強度の理由 ジルコニアが高強度の理由は、破壊の原因となる亀裂が生じたときに、亀裂の生じた部分のジルコニア結晶が正方晶から単斜晶へ相変態を起こし、それに伴い体積が約４％膨張することで亀裂の進展を防げる方向に応力が加わるためなのです。この特異なメカニズムを「応力誘起相変態強化機構」といいます。 このようにジルコニアは強度が高く、咬合力負担時にも歪みが少ないことから、クラウンから臼歯部のロングスパンブリッジに至るまで、幅広く応用することが可能となったのです。   ・軽く、自然な噛み心地 ジルコニアは一般歯科治療で主に使用される金属に比べ、重量が約３分の１と軽量です。そのためロングスパンのブリッジをお口の中に入れた場合、金属ではかなりの重さになりますが、ジルコニアブリッジですと軽いため、違和感が無く自然な噛む力を回復してくれます。   表にする １２本ブリッジをジルコニアと金属で製作した場合の比較 ジルコニアブリッジ    金属ブリッジ     差異 密度6.06ｇ/㎤   18.2ｇ/㎤   ー12.14ｇ/㎤ フレームの重量 23.7ｇ  71.2ｇ −47.5ｇ   ・審美性 一般的な金属フレームのあるメタルボンドクラウンとは異なり、ジルコニアは白く、天然歯のように光の透過性があるため、見た目が大変美しく自然な歯を創り出してくれます。 金属修復物に見られる金属イオンの溶出による歯肉との境目部分の黒い変色もありません。ジルコニアでつくられるフレームは、イオン流出がほとんどなく、また白い材料のため歯肉を健全な状態に保ち、高い審美性を得ることができます。   ・生体親和性 ジルコニアは人工関節としても使用されるほど生体親和性の高い、体に優しい材料です。お口の中に装着するものですから強度や美しさとともに高い安全性が求められます。この材料を歯科治療に使用すれば金属イオンの流出がないため、金属アレルギー、アトピー性皮膚炎の心配がなくなります。   ・ジルコニアオールセラミッククラウンの特徴 長所 非常に透明度が高い 歯ぐきが明るく見える、金属特有のブラックマージンがない 金属より硬く、割れない 金属アレルギーが起こらない 自然な噛みごこちで軽い（金属の1/3の軽さ） 変色しない 通常のセラミック処置より歯を削らずにすむ場合ある 咬合力のかかる奥歯でも使用が可能である   短所 とても硬いので、装着後に問題が生じた場合、再治療が困難 CAD/CAMという技術で削りだすので複雑な形態の修復物は製作が困難 接着をあげる場合、専用のセメントを使用しないといけない ジルコニアフレーム自体は破折しないが、外側に貼り付けたセラミックは割れる場合がある       Pick Up マテリアル！！その４???? メタル系 ゴールド ・それでもゴールドが選ばれる理由 歯に優しい材質はなんでしょう?色々な考え方があるでしょうが、金、つまりゴールドをあげる歯科医師も多いと思います。私の口の中にもゴールドクラウンが入っていますし、ゴールド修復物を選択される患者さんは「詳しいな」と思ってしまいます。なぜゴールドが素晴らしい材質なのでしょうか？審美歯科というとセラミックのイメージがありますが、最近ではゴールドについても再考されています。 ここではセラミックではありませんが、ゴールドの有り余るメリットついて紹介していきます。   ・1000年以上歴史ある歯科材料 現在歯科治療において、限りない修復材料の治療選択肢があり、患者さんはその中から1つを決めなくてはいけません。白いセラミックも第１治療選択になるでしょうが、耐久性や再治療の少なさの観点からいうと、ゴールドも第１選択になりえます。他の材質と比べ、ゴールドは長持ちする可能性、つまり耐久性が圧倒的に高いのです。もしゴールドをためらう理由があるとすれば、それは白い歯の色ではないということです。 セラミックはまだ歴史の浅い治療法です。しかしゴールドは1000年以上前から歯科治療に使用され続けている素材です(もちろん現在と同じ治療技術レベルではありませんが)。使われ続けているのは、それだけ信頼性が高いからです。ゴールド修復物は15年は十分大丈夫と言われています。ゴールドを選ぶ１番の理由は、「長持ちする」ということ。「一生大丈夫です」とは確約できませんが、それでも治療後40年以上を問題なく過ごしたゴールド治療の症例報告も数え切れないほどあるのです。   ・ゴールドの特性 長持ちする「耐久性」については先述したとおりですが、その他にも他の材質にはない「伸びやすい」という特徴があります。金箔の製造過程をみたことがある方は理解しやすいと思いますが、ほんの少しの金をたたいて伸ばすことで、紙のような薄さにすることも可能です。つまりゴールドは金属でありながら適度に軟らかいのです。これは歯にとって優しく、重要な特性です。破折しにくく、噛むことによって適切に形態に自然と整っていき、より歯に隙間なく密着するのでむし歯にもなりにくいということにつながるからです。   ・ありあまるゴールドの有利点、少ない欠点 上述のようにゴールドには、歯にとって良い特性がたくさんあります。むしろ欠点の方が少ないくらいです。繰り返しますが、ゴールドをためらう理由があるとすれば、それは歯の色ではなく金属色ということです。白くないというだけで選ばれないのは、惜しい材質なのです。ゴールドの少ない欠点と多くの利点を表にしました。   利点 1.非常に高い耐久性がある。折れたり、割れたりすることが少ない。

2. 腐蝕せず、歯と隙間ができない
3. 歯と同程度の熱膨張率である
4. 吸水性がなく、劣化しにくい

5.貴金属なので酸化されない 6.天然歯とほぼ同じ硬さである 7.金属であるが、適度な軟らかさがある。そのため自分の歯と同じように少しずつすり減る 8.かみ合わせの歯を傷めない 9.つややかで舌触りの良い仕上げができる 10.プラークや食渣などの汚れがつきにくく、歯ぐきを健康に保てる 11.歯を変色させない 12.歯と密着するので、接着性セメントの必要性がないことがある 13.修復物を非常に薄く仕上げられるので、歯を削る量を少なくすることができる 14.有害性がなく、生体親和性が高い 15.意外と金属色が目立たない   欠点

1. 歯の色をしていない
2. 金自体の価格が高くなっているので、他の治療法と比べると治療費が高い
3. まれにゴールドに対して金属アレルギーの方ががいる