CADCAMのマージン精度に関するシステマチックレビュー

久々に一般的な歯科の論文に戻ってきました

読みたい、読まないと、という論文が多すぎて正直ダウンロードしたものの全く読んでいない積み論文が沢山できてしまいました。しかし、時代はどんどんと進んでいきます。読まない論文をリファレンスとした新しい論文がさらに積み重なっていきます。知への欲求というのは無限ですね。

今回はCAD/CAMに関するシステマチックレビューを読みます。2018年のJPDとなります。実験方法や材料に一貫性がないので、定性的な評価になっています。

Marginal adaptation and CAD-CAM technology: A systematic review of restorative material and fabrication techniques
Sofia Papadiochou, Argirios L Pissiotis
J Prosthet Dent. 2018 Apr;119(4):545-551
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28967399/

Abstract

Statement of problem: The comparative assessment of computer-aided design and computer-aided manufacturing (CAD-CAM) technology and other fabrication techniques pertaining to marginal adaptation should be documented. Limited evidence exists on the effect of restorative material on the performance of a CAD-CAM system relative to marginal adaptation.

Purpose: The purpose of this systematic review was to investigate whether the marginal adaptation of CAD-CAM single crowns, fixed dental prostheses, and implant-retained fixed dental prostheses or their infrastructures differs from that obtained by other fabrication techniques using a similar restorative material and whether it depends on the type of restorative material.

Material and methods: An electronic search of English-language literature published between January 1, 2000, and June 30, 2016, was conducted of the Medline/PubMed database.

Results: Of the 55 included comparative studies, 28 compared CAD-CAM technology with conventional fabrication techniques, 12 contrasted CAD-CAM technology and copy milling, 4 compared CAD-CAM milling with direct metal laser sintering (DMLS), and 22 investigated the performance of a CAD-CAM system regarding marginal adaptation in restorations/infrastructures produced with different restorative materials.

Conclusions: Most of the CAD-CAM restorations/infrastructures were within the clinically acceptable marginal discrepancy (MD) range. The performance of a CAD-CAM system relative to marginal adaptation is influenced by the restorative material. Compared with CAD-CAM, most of the heat-pressed lithium disilicate crowns displayed equal or smaller MD values. Slip-casting crowns exhibited similar or better marginal accuracy than those fabricated with CAD-CAM. Cobalt-chromium and titanium implant infrastructures produced using a CAD-CAM system elicited smaller MD values than zirconia. The majority of cobalt-chromium restorations/infrastructures produced by DMLS displayed better marginal accuracy than those fabricated with the casting technique. Compared with copy milling, the majority of zirconia restorations/infrastructures produced by CAD-CAM milling exhibited better marginal adaptation. No clear conclusions can be drawn about the superiority of CAD-CAM milling over the casting technique and DMLS regarding marginal adaptation.

問題点：CADCAMとその他の製作法におけるマージン精度に関連した比較研究は行われるべきです。CADCAMでのマージン精度において修復材料の影響は限定したエビデンスしか存在していません。

目的：今回のシステマチックレビューの目的は、CADCAMにおける単冠、固定性補綴物、インプラント維持型補綴物と、類似修復材料を用いたその他の製作方法でマージン精度に違いがあるかどうかを明らかにすることです。また、材料のタイプによる違いがマージン精度に影響しているかどうかも検討します。

実験方法：2000年1月から2016年6月までの英語論文を検索しました。

結果：55本の論文がヒットしました。28本がCADCAMと従来の製作方法との比較、12本がCADCAMとコピーミリング(倣い加工)の対比、4本がCADCAMによるミリングと金属へのレーザーシンタリング(DMLS)、22本がCADCAMにより異なる材料で製作された修復物でのマージン部の適合に関するものでした。

結論：CADCAMで製作された修復物は臨床的に許容されるマージン部の離開量でした。CADCAMのパフォーマンスは修復材料により影響を受けました。CADCAMとの比較では、加熱加圧二ケイ酸リチウムクラウンの多くがCADCAMとほぼ同じか小さい離開量を示しました。スリップキャスティングによるクラウンもCADCAMと比較してほぼ同等か小さい離開量を示しました。CADCAMを使用したコバルトクロム、チタンインプラントコーピングはジルコニアよりも小さい離開量を示しました。レーザーシンタリングで製作されたコバルトクロムによる修復物の多くは鋳造よりもマージン精度が高くなりました。コピーミリング(倣い加工)との比較では、CADCAMで製作したジルコニアの方がマージン精度がよい結果でした。鋳造、レーザーシンタリングと比較してCADCAMの方がマージン精度がよいという明確な結論は示唆できませんでした。

ここからはいつもの通り本文を適当に要約します。誤訳もあり得ますので、気になったら実際の本文をご確認ください。

緒言

歯科の修復物の成功とは4つの条件を満たす必要があります。マージンの適合、生体親和性、審美性、機械的な強度の4つです。マージンの適合が悪い場合、プラークが沈着して支台歯のカリエスリスクが増加する可能性があります。

現在使用できるエビデンスでは、臨床的に許容できるマージン離開量の最大値にコンセンサスはありません。論文により50～200μmの幅が存在しています。マージン離開量の増加は破折強度の低下を引き起こします。marginal gap(MG)、absolute MD (AMD)、vertical MD、horizontalMDという4つの単語がマージン精度に対して使用されています。

従来の製作プロセスは臨床と技工サイドで複数の材料が使用されるため、マージン不適合は避けられません。CADCAMの発展は劇的です。セメンティングするためのマージン離開量として25～40μmの範囲が臨床的なゴールであるため、CADCAMもその範囲内におさめる事を目的としています。

Boitelleらはシステマチックレビューにおいて、CADCAMシステムではマージン離開量80μm以内で製作することが可能であると報告しています。デジタルスキャンにより従来の印象法と統計的にほぼ同等のマージン離開量となる事が報告されています。Abduoは、CADCAMによるインプラントフレームワークは従来の鋳造やレーザー溶接よりも適合がよいと結論づけています。

そのため、今回のシステマチックレビューの目的は、CADCAMにより製作された単冠、固定性補綴物(おそらくブリッジ）、インプラント支台の固定性補綴物またはその内部構造(おそらくコーピング）のマージン精度が材料に依存するか、また従来の製作法と違いがあるかを検討する事です。

実験方法

2人の研究者により2段階で文献検索を行いました。第1段階として2000年1月から2016年3月までのPubmed/medline上の英語論文を検索しました。検索キーワードとして以下の用語を組み合わせました。CAD-CAM、CAM、marginal adaptation、marginal fit、marginal gap、accuracy、discrepancy、precision、passive fit、casting、heat-press、slipcasting、laser sintering、copy-milling。2人の研究者は独立して文献をタイトルとアブストで検索抽出しました。もし2人の意見が不一致だった場合、全文を読み議論してコンセンサスを得ました。第2段階として基準に該当した文献のみを抽出しました。

アウトカムは定量的な測定によるマージン精度です。

結果

最初に290本抽出→本文を読んで70本まで→基準に準じて最終的に55本
2RCT、2 in vivo、51本がin vitro
28本がCADCAMとコンベンショナルな製作の比較
4本がCADCAMミリングとレーザーシンタリングの比較
12本がCADCAMとCMプロセスの比較

抽出した研究の詳細に関しては下の方に追加表1として掲載しています。
軽く見た感じですが、CADCAMはCERECやCerconが多いかなと思いました。
新しい研究になると3shapeのスキャナーなどが多くなってきているようです。
間隙の定量方法ですが、ダイレクトに電子顕微鏡で間隙を観察するものと印象をとってレプリカを作る方法の2つに大別されます。

RCTに関しては以下のような評価を行っています。

考察

今回抽出した文献から得られたエビデンスにより、CADCAMにより製作された修復物の多くは、McLeanとVon Fraunhoferにより提案された120μmまでという臨床的に許容できるマージン精度であるという結果になりました。また、修復材料によりCADCAMシステムのマージン精度は影響を受けるという結論となりました。

また、CADCAMが従来の鋳造法と比較してマージン精度に関して優位であると決定づけるようなエビデンスは現時点では存在しませんでした。2つの鋳造法と比較したin vitroの研究ではNeoshapeシステムによるコバルトクロム3ユニットインプラントフレームワークのマージン精度は鋳造に比較して有意に優れていました。

コバルトクロムの単冠に関しては2つの研究は異なる結果となっています。Parkらの研究では鋳造によるマージン精度は58.3±31.3μmで、3shapeの88.9±39.4μmより優れていました。しかし、Xuらの研究では全く異なる結果となっており、鋳造では170.2±66.2μmと大きい結果となっています。
コバルトクロムによる固定性ブリッジのフレームワークにおいても2つの研究で異なる結果となっています。Kimらの報告ではCADCAM(32 ±4.8μm)の方が鋳造(64.1 ±14.2μm)より優れていましたが、Örtorpらの報告では3shapeミリング(166±135μm)は鋳造と比較して劣る結果となりました。結局、双方の研究は鋳造より良好なマージン精度(133 ±89 μm)を得られた方法は3shapeのレーザーシンタリングプロセス(47.3 ±8.6 ～ 84 ±60 μm)だったと報告しています。

チタンに関しての単冠の研究では2つの研究があり、フィニッシュラインの形状やチタンの製錬方法にかかわらずCADCAMと鋳造の鋳造精度はほぼ同等であったと報告しています。ShokryらはEverstシステムによるチタン単冠のコーピング精度について報告していますが、ポーセレン焼成前(24.1 ±1.9μm)、焼成後(35.6 ±5.5μm)両方とも鋳造より優れていました。Torselloらはインプラント支台のフレームワークに関してCAMによるマージン精度(27 ±15 μm)は鋳造(78 ±48μm)より優れていたと報告しています。

コピーミリングとの比較では、Y-TZP(yttria-stabilized tetragonal zirconia)の多くではCADCAMミリングの方が優れたマージン精度を示しました。特に以下の4つの研究において優れたマージン精度が報告されています。Procera(86 ±64μm)、Cercon (49.5 ±24.5 ～ 84μm), and Lava (24.6 ±14.0μm)、単冠のコーピングでコピーミリング(86.0 ±35.7 ～142 ±7 mm)と比較して優れた結果となっています。ブリッジにおいては、Ektonシステム(29.1 ±14.0μm)、Cerconシステム群(71.4 ±8.4 ～ 85.7 ±38.8μm)はコピーミリング(81.4 ±20.3 ～173.7 ±77.3μm)よりも優れた適合精度を示しました。

レーザーシンタリングとCADCAMシステムの比較では、コバルトクロムコーピングにおいては1つの研究を除いてCADCAMの方が優れた結果となりました。単冠に関しては、2つの研究でレーザーシンタリング(96.2 ±26.9～103.3 ±43.0μm)は、CADCAM(86.6 ±24.1～88.9 ±39.4 mm).よりマージン離開量が大きい結果となりました。ブリッジでは、kimらはDMLS(47.3 ±8.6μm)よりCeramill(32.6 ±4.8μm)の方が離開量が小さかったと報告しています。単冠の陶材築盛型金属冠の場合、BEGOシステム(38 ±11.4 ～75.6 ±32.6μm)の方が鋳造(73 ±53.8 ～91.0 ±36.3μm)よりも優れたマージン精度であったと報告されています。同様な傾向がセメントの種類にかかわらずインプラント支持の単冠、ブリッジ、3shapeによるブリッジフレームワークで認められました。

CERECとの比較では、スリップキャスティング(鋳込み成形法)によるセラミック単冠の方が、CERECと同等または良いマージン精度と報告されています。特にスリップキャスティングによるIn-CeramジルコニアコーピングはCERECと比較して同等(35.μm)またはより小さいマージン間隙(25 ±18μm)を示しました。Pelekanosらによると、In-Ceramのアルミナコーピングでは、スリップキャスティングの方(60.1 ±39.5μm)がCERECよりも小さいマージン間隙を示しました。しかし、In-Ceramの3ユニットジルコニアブリッジとの比較ではCERECの方がスリップキャスティングよりも小さいマージン間隙(53 ±17μm)を示しました。これから修復物の種類によりマージン間隙は影響を受けると考えられます。

2ケイ酸リチウムでは、ヒートプレスによる単冠の多くがCADCAMによるものと同等、または良好なマージン精度でした。Anadiotiらの研究では通常の印象採得とヒートプレスにより製作された二ケイ酸リチウム単冠がLAVAのスキャナー群と比較した場合、最も良いマージン精度(48 ±9μm)であったと報告しています。これらの知見は3つのin vitroでの研究においてヒートプレスによるマージン間隙が36 ±13.9 ～ 109.4 ±9μmであったことでも裏付けられます。また、AkinらによるRCTでは、二ケイ酸リチウム単冠においてヒートプレスとCADCAMを比較した所、ほぼ同様なマージン精度であったと報告されています。対照的に2つのin vitroでの研究では、CADCAMによる二ケイ酸リチウム単冠の方が小さいマージン間隙(32.0 ±10.4 and 48 ±25μm)であったと報告しています。最後に、暫間ブリッジ(プロビジョナルレストレーション？)に関してはPMMAで製作したもの(81.2 ±35.6μm)とCEREC(87.9 ±15.3 μm)ではほぼ同等のマージン精度を示しました。

特定のCADCAMシステムのマージン精度は修復物の材料によって影響を受けました(追加表2参照）。
PrasedとAlKheraifらによるとKavoのEverestシステムにおいて、Y-TZP(yttria-stabilized tetragonal zirconia)によるインプラント上部構造のマージン間隙量は部分焼結(58.6 ±4.4μm)、完全焼結(67.7 ±5.4μm)となり、部分焼結Y-TZPとリューサイト強化型セラミック群(54.7 ±9.4μm)と有意差は認めませんでした。
この研究では、チタン群が最も優れたマージン間隙を示しました(18.3±3.4μm)。Romeoらの研究では、チタンコーピングにレジンを前装した単冠(60.5 ±6.0μm)、繊維強化型コンポジットレジン冠(75.3 ±11.5μm)のマージン間隙よりも、DCSシステムによるジルコボンド(47.2±17.8μm)とチタン冠(50.8 ±12.4μm)の方が優れていました。加えて、Hamzaらの研究では、二ケイ酸リチウム単冠(40.2 ±6.7μm)はジルコニア単冠(86.1 ±28.8μm)よりも有意にマージン間隙が小さくなりました。KavoのErevestシステムでは、二ケイ酸リチウム単冠のマージン間隙はジルコニア単冠の約2倍(28.1 ±7.9μm)となりました。

InCeramジルコニアと焼結済みY-TZPを用いたCADCAMシステムに関する5つのin vitroの研究を要約すると、単冠のコーピングに関しては2つの研究で部分焼結Y-TZPコーピング(12.24 ±6.7 ～ 25.8 ±6.7 mm)の方が、InCeramジルコニアよりもマージン間隙は小さくなりました。3ユニットブリッジの場合、Borbaらは、CERECによる部分焼結Y-TZPフレームワーク(75 ±39 μm)はInCeramジルコニア(99 ±60μm)よりも小さいマージン間隙であったと報告していますが、他の2つの研究ではほぼ同じだったと報告されています。また、CERECによる 非晶ポリアリレートとPMMA単冠はほぼ同じマージン間隙(56.1 ±5.65 ～
170 ±30 μm)を示しました。

　4つのインプラントに関する比較研究では、CADCAMによるCoCr(1.2 ±2.2～ 48.8±13.4μm)とチタンコーピング(15.2 ±12.9 ～24.6 ±16.6 μm)はジルコニア(5.9 ±3.6～103.8 ±43.1 mm)と比較して良好なマージン間隙を示しました。Abduoらの研究のみインプラント3ユニットフレームワークでの比較で、チタン(3.6 ±0.9μm)、Proceraジルコニア(3.7 ±1.1μm)はほぼ同等な垂直的マージン間隙を示しました。2つの研究では、4ユニットのCoCrフレームワーク(32.0 ±34.9 ～56.9 ±27.4μm)はジルコニア(62.8 ±41.6 ～127.2 ±66.9 mm)よりも小さいマージン間隙を示しました。

マージン間隙を測定するために複数の方法が採用されています。印象によるレプリカテクニックは非侵襲性ですが、複雑で正確性を欠くものです。かなり小さいマージン間隙の場合、印象材が変形またはダメージを受けた可能性があります。電子顕微鏡による測定は限られたクラウンエリアしか測定できません。X線トモグラフィは高解像度で歯、骨、インプラントを定量的、定性的に評価する事ができます。最終的にクラウンとダイとの適切なマージン間隙が20なのか50なのかに関してコンセンサスを得ることはできませんでした。

このシステマチックレビューでは、色々な修復材料、CADCAMシステム、マージン間隙の定義、マージン間隙の評価法により直接的な評価が難しくなりました。殆どの修復物はin vitroで製作検査されており、これは効率を高め、再製作性の利点とテストパラメーターの安定性にも寄与します。しかし、in vitroでのアウトカムは臨床的研究から乖離しているかもしれず、慎重な解釈が必要です。特にin vitroでの研究では、セメンティング以前またはポーセレン築盛以前の測定が含まれており、臨床的な関連性を限局的にしています。このシステマチックレビューでの疑問点を踏まえたin vivoでの研究が必要です。

まとめ

今回、マージン間隙がアウトカムでしたが、文章中にもあるようにマージン間隙というのは垂直の場合も水平の場合も、ポイントを指定すればそれ以外の場合もあると思います。基本的に収縮するものですからオーバーはないとは思いますがけど、デジタルスキャンミス、マージン設定ミスでミリングすればオーバーもあり得たんでしょうか。

デジタル技術はどんどん進歩していますから、2001年と2016年では全然精度が異なる可能性があるのでは？と思って追加表1の2010年以降を延々と見つめたんですが、そうでもないようです。材料もCADCAMシステムも作っている補綴物も多種多様なので評価が難しい所です。

2018年時点では、CADCAMと従来の製作法ではどちらが決定的に良いとはいえないということです。逆に言うとCADCAMがそこまで精度が上がってきた、ともいえるのではないでしょうか。

今回コピーミリングやスリップキャスティングなど、自分が今まで知らなかった製作法も知る事ができました。面白いですね。

自分の場合CADCAM冠と普通の鋳造冠だと、やはり鋳造冠の方がマージンはしっくりくるかな、と現時点では思っています。10年後はわかりませんけどね。

追加表1

追加表2