1問1答 論文 保存修復

セラミックの下に、光は届いているのか——2mmで最大95%減っても、重合度は変わらなかった

1問1答 論文 保存修復

高透過CAD/CAM材料9種+ラボ用コンポジット1種を0.5〜2.0mm厚で並べ、単波長LEDの光がどれだけ通るかを積分球で実測し、その先にある光重合セメント(200µm厚)の重合度と重合速度をFT-IRで追ったin vitro研究(de Castro 2023・J Esthet Restor Dent)

セラミックインレーやベニアを光重合セメントで着けるとき、上から30秒照射しながら「これ、本当に下まで届いているのか」と思ったことはありませんか。ブラジル(カンピーナス大学・サンパウロ大学ほか)・カナダ(ダルハウジー大学)・コスタリカ大学の共同グループが、10種類の材料を4段階の厚みで並べ、通り抜けた光の量と、その先のセメントの固まり方を同時に測りました。

論文
Effect of thickness of CAD/CAM materials on light transmission and resin cement polymerization using a blue light-emitting diode light-curing unit
著者
de Castro EF, Fronza BM, Soto-Montero J, Giannini M, Dos-Santos-Dias CT, Price RB
掲載
Journal of Esthetic and Restorative Dentistry 2023;35(2):368-380(doi:10.1111/jerd.12946)
種類
in vitro 実験研究(高透過CAD/CAMセラミック・レジン系材料9種+ラボ用間接コンポジット1種を 0.5/1.0/1.5/2.0mm 厚に切り出し 各n=5・単波長LED〔Elipar Deep Cure・直接照射1719 mW/cm²〕の透過光を積分球+分光器で実測・ビームプロファイラで光の均一性も測定・その先の光重合セメント〔RelyX Veneer・200µm厚〕の重合度と最大重合速度をATR-FT-IRで600秒間追跡・二元配置および一元配置分散分析+Tukey HSD+Dunnett)
PMID
35894446

「上から当てて、下まで届いているのか」

セラミックインレーやベニアを光重合専用のレジンセメントで着ける場面を思い浮かべてください。装着し、余剰を除去し、上から照射器を当てる。当たっているのは補綴装置の表面で、固まってほしいのはその下にある薄い層です。

1.5mmのセラミックの向こう側で、いま何が起きているのか。手元には確かめる術がありません。だから多くの先生は「厚いときは長めに当てる」といった経験則で手当てしています。それは正しいのか、それとも足りないのか。

カンピーナス大学(ブラジル)とダルハウジー大学(カナダ)のグループは、この不安を2つの測定に分解しました。①材料をどれだけの光が通り抜けるか。②その光でセメントはどこまで固まるか。片方だけを測った研究は数多くありますが、この論文は同じ光源・同じ条件で両方を並べています。

10種類の材料を、4段階の厚みで並べた

研究の骨格: 高透過(HT)シェードのCAD/CAM材料9種——レジン系4種(Enamic/Lava Ultimate/Shofu Block HC/Cerasmart)、長石系1種(Vita Real Life)、二ケイ酸リチウム2種(Rosetta SM/IPS e.max CAD)、ジルコニア強化ケイ酸リチウム2種(Suprinity/Celtra Duo)——に、対照としてラボ用間接コンポジット1種(Epricord)を加えた10材料。それぞれを0.5/1.0/1.5/2.0mm厚に切り出し(各n=5)、研磨面を光源に向ける。光源は単波長LED(Elipar Deep Cure)で、4mm離して直接測ると 1719 mW/cm²。透過光は積分球+分光器で、光の均一性はビームプロファイラで測った。次に、透過率が代表的な6条件(照度比 55/45/35/25/15/5%)を選び、その先に置いた200µm厚の光重合セメント(RelyX Veneer)を30秒照射し、ATR-FT-IR で600秒間、重合度(DC)と最大重合速度(Rpmax)を追った。

この6条件の中身も押さえておくと読みやすくなります。照度比5%=2.0mmのEpricord(対照のラボ用コンポジット)、15%=2.0mmのEnamic、25%=1.5mmのe.max CAD、35%=1.0mmのCeltra Duo、45%=0.5mmのe.max CAD、55%=0.5mmのCerasmart。つまり2.0mm厚のセラミックそのものは重合度試験に使われていません。2.0mm厚のセラミック5種の照度比を Table 2 から計算すると Rosetta SM 10.3%/Suprinity 15.5%/Celtra Duo 18.8%/e.max CAD 19.5%/Vita Real Life 23.3% で、5%群から25%群のあいだに散らばることになります。

そしてもうひとつ。セメントの厚みを200µmに設定している点です。臨床の合着層に近い薄さで測っている——これは後で効いてきます。

光は、思っていたより減っていた

0 300 600 900 セメント面に届いた光(mW/cm²) 524 284 168 91 804 571 440 335 844 634 508 401 ラボ用コンポジットEpricord 二ケイ酸リチウムe.max CAD 長石系セラミックVita Real Life 0.5mm 1.0mm 1.5mm 2.0mm 同じ光源を直接測ると 1719 mW/cm²。最初の0.5mmで45〜69%が失われ、2.0mmでは77〜95%まで減る。抜粋の規則=2.0mm厚での値が最小だった Epricord(レジン系の対照)と最大だった Vita Real Life、および中間のe.max CAD。⚠️0.5mm厚では順位が入れ替わり、CAD/CAMコンポジットのうち Cerasmart 948・Shofu Block HC 935 がVita Real Life 844 を有意に上回る(各n=5)
厚みごとにセメント面へ届いた光。2.0mm厚での最小・最大・中間にあたる3材料を抜粋(抜粋の規則と注意点は図中の脚注に)

数字を置きます。直接照射で 1719 mW/cm² だった光は、2.0mm厚を通ると 91〜401 mW/cm²まで落ちました。減少率にすると77〜95%。いちばん通りにくかったラボ用コンポジット(Epricord)では、20分の1になっています。

もうひとつ、臨床的に面白いのは減り方の形です。最初の0.5mmでいきなり45〜69%が失われ、そこから先はゆるやかに減っていきます(1.0mmで63〜84%、1.5mmで70〜90%、2.0mmで77〜95%)。表面での反射が最初の0.5mmに上乗せされるためで、そこから先は散乱と吸収だけが効くからだと著者らは説明しています。「厚みが2倍なら光も半分」という直線的なイメージは当たらないということです。

材料による差もはっきり出ました(材料 F=629.08・厚み F=6763.94・交互作用 F=13.58、いずれも p<0.001)。同じ二ケイ酸リチウムでも Rosetta SM は e.max CAD より光を通さず、同じジルコニア強化ケイ酸リチウムでも Suprinity は Celtra Duo より通しません。著者らは「結晶が小さく数が多いほど、光が結晶の境界にぶつかる回数が増えて散乱する」と読んでいます。さらに Suprinity と Celtra Duo が含むジルコニア(8〜12wt%・10.1wt%)は青色光そのものをよく吸収します。

そして0.5mmでは、CAD/CAMコンポジットが長石系セラミックと同等かそれ以上に光を通していた(Cerasmart 948・Shofu HC 935 対 Vita Real Life 844 mW/cm²)のに、1.5〜2.0mmでは長石系がすべてを上回るという逆転が起きています。「レジン系は光を通す」も「セラミックは通さない」も、厚みを言わずには成り立ちません。なお、この長石系(Vita Real Life)は多色ブロックで、測定に使われたのは透光性の高い領域だけである点は、数字を持ち帰るときに添えておきたい条件です。

ところが、重合度はほとんど動かなかった

0 26.7% 53.3% 80% 600秒後の重合度 DC(%) 65.0% 66.7% 66.0% 66.7% 65.9% 65.9% 64.8% 直接照射(100%) 55% 45% 35% 25% 15% 5% 横軸は「直接照射を100%としたときに届いた光の割合(照度比)」。統計的な差はつくが、7条件の最大差は1.9%。照度比5%の条件でも30秒で 2.7 J/cm² が照射されている(直接照射は 51.0 J/cm²)
照度比ごとの、600秒後の重合度。統計的な差はつくが、7条件の最大差は1.9%

ここがこの論文のいちばん面白いところです。直接照射(照度比100%)でのセメントの重合度は 65.0%。照度比が5%——つまり95%の光を失った条件でも 64.8%でした。あいだの条件も 65.9〜66.7% に収まり、7条件の最大差は1.9%です。

しかも照度比55%と35%の条件は、直接照射よりむしろ高いという結果になっています(66.7% 対 65.0%、p<0.001)。著者らはこれを、材料を通した光のほうがビームの均一性が上がるためではないかと考えています。実際、ビームプロファイラの測定では、多くの材料で1.5mm厚まで、一部は2.0mm厚まで、直接照射より均一な光になっていました(材料内部の散乱がムラをならす方向に働く)。ただしこの均一化の効果は、厚くなるほど弱まります。

照射エネルギーで言うと、照度比5%の条件でも30秒で 2.7 J/cm² が届いています(直接照射は 51.0 J/cm²)。200µmという薄い層を固めるには、2.7 J/cm² で足りていた——それがこの結果の中身です。

落ちたのは「速さ」だった

0 5 10 15 最大重合速度 Rpmax(%/秒) 13.2 12.6 12.1 11.4 10.3 8.9 5.5 直接照射(100%) 55% 45% 35% 25% 15% 5% 同じ7条件の「固まる速さ」。重合度(前図)はほぼ動かないのに、速度は照度比の低下とともに下がり、5%では直接照射の42%まで落ちる。ただし隣り合う条件どうしでは有意差がつかないところもある(55%対45% p=0.118、45%対35% p=0.06)
同じ7条件の最大重合速度。重合度は動かないのに、速さは一貫して落ちる

重合度が変わらない一方で、最大重合速度(Rpmax)は 13.2 %/秒 から 5.5 %/秒 へ、一貫して下がりました。照度比5%では直接照射の42%です。

つまり「どこまで固まるか」と「どれだけ速く固まるか」は、別々に振る舞うということになります。光が減っても、時間をかければ同じところまで到達する。ただし到達に時間がかかる。

この「速さの低下」を、臨床的に無害と決めつけるのは早計です。表として報告されているのは600秒後の値で、たとえば「照射30秒直後にどこまで進んでいたか」は、原著の重合曲線(180秒までを描いた図)から読み取るしかありません。照射をやめた時点での到達度は、速度に左右されます。

明日の臨床へ

この研究から、そのまま持ち帰れることが3つあります。

①「厚いから固まらない」は、少なくとも2.0mmまで・高透過シェードでは成り立たなかった。 単波長LEDを4mm距離から30秒当てる条件で、200µmの光重合セメントは十分な重合度に達している。ただしこの照射器は直接照射で1719 mW/cm²と高出力の部類で、著者らも高い重合度が得られた要因の一つに「高照度の照射器=高い照射エネルギー」を挙げている。
②ただし「速さ」は確実に落ちる。だから短縮方向のアレンジ(10秒で済ませる・遠くから当てる)には、この論文は何の保証も与えていない。30秒はきちんと当てる。
③材料の”通しやすさ”は、ブランドと厚みの掛け算で決まる。「セラミックだから」「レジンブロックだから」ではない。0.5mmで最も通したCerasmartと、2.0mmで最も通したVita Real Life は別の材料だった。

逆に言えば、この論文が扱っていない条件——不透明なシェード、2.0mmを超える厚み、デュアルキュアではない光重合専用セメントの他製品、出力の低い照射器、離れた距離——では、同じ結論を持ち込めません。とくにシェードの影響は大きく、著者ら自身が「より不透明・高彩度の材料ではさらに透過が落ちるはず」と書いています。

ここだけ、冷静に補助線

読むときの補助線:これはin vitro研究で、測ったのは平らな板を通した光と、平らな面の上の200µm層の重合度です。窩洞の形・唾液・アンダーカット・照射器の当て方といった臨床の変数は入っていません。評価したセメントは1製品(RelyX Veneer)の1シェードだけ。CAD/CAM材料は9種すべてが高透過(HT)シェードで、10番目のEpricordはレジン系の対照として置かれた従来型のラボ用間接コンポジット(シェードDA2)——2.0mmで95%減という最大の減衰を示し、重合度試験の「照度比5%」群になったのは、このHTではない対照材である(なおセラミック側の対照は長石系のVita Real Lifeで、原著は対照を2つ置いている)。また、重合度は600秒後の値であり、機械的強度・吸水性・色調安定性・接着強さは測っていません——著者らは今後の課題として微小硬さ・曲げ強さと弾性率・吸水と溶解性・色を挙げています(接着強さはこの列挙には入っていません)。「重合度が同じ=臨床成績が同じ」ではない点は、押さえておきたいところです。なお本研究は公的研究費(サンパウロ研究財団・ブラジル国家研究評議会・カナダCALDO)で行われ、著者らは使用材料メーカーとの金銭的利害関係は無いと宣言しています(CAD/CAMブロックの一部は個人からの寄贈)。

今日のひとこと

「厚いと光が届かない」は本当だった。ただし、それで困るかどうかは別の話だった。2.0mm厚を通ったあとに残る光は、ラボ用コンポジットで 91 mW/cm²(95%減)、いちばん通りのよい長石系セラミックでも 401 mW/cm²(77%減)。ところが、その先にある200µm厚の光重合セメントの重合度は、直接照射の 65.0% に対して、照度が5%まで落ちた条件でも 64.8%——全7条件の差は最大でも1.9%だった。落ちたのは重合度ではなく速さのほうで、最大重合速度は 13.2 → 5.5 %/秒 と半分以下になっている。つまり、光が減っても「30秒待てば同じところまで行く」。ただしこれは高透過シェードのCAD/CAM材料9種+対照のラボ用コンポジット1種・厚み2.0mmまで・光重合専用セメント1製品・200µmという薄い合着層という条件つきの話であり、不透明なシェードや厚い補綴装置に広げてよい数字ではない。

de Castro EF, Fronza BM, Soto-Montero J, Giannini M, Dos-Santos-Dias CT, Price RB. Effect of thickness of CAD/CAM materials on light transmission and resin cement polymerization using a blue light-emitting diode light-curing unit. J Esthet Restor Dent. 2023;35(2):368-380. doi:10.1111/jerd.12946 PMID: 35894446
本記事は論文の要点を医療従事者向けにまとめた解説です。臨床判断は原著と最新のエビデンスをご確認ください。