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基礎から学ぶ／CAD

テクノロ ジー

CAM

基礎から学ぶCAD/CAM
テクノロジー
監修

日本デジタル歯科学会
全国歯科技工士教育協議会

編

末瀬一彦
宮﨑 隆

監修

日本デジタル歯科学会
全国歯科技工士教育協議会
著

末瀬一彦
宮﨑 隆

CAD/CAM テクノロジー＿表紙

C M Y K

第1章

日本における歯科用 CAD/CAM
システムの現状金額（単位：億円）
50

生産金額
輸入金額

4540

日本における歯科用 CAD/CAM システムの市

35

場は海外からの輸入品を中心に年々増加してきた

253020が（図 5），特に，臼歯部の歯冠修復やブリッジ15への対応が可能である「ジルコニア」が薬事承認105された 2005 年以降は，オールセラミックスによ0る歯冠修復が安定的に臨床応用可能となり，装置ならびに材料の供給体制が整って急速に普及して歯科用 CAD/CAM システムの現状

図520092010

2011

2012

2013

2014（年）歯科用 CAD/CAM システムの生産額・輸入額の推移

きた．しかし，個人経営が 3/4 を占める日本独特の小規模な歯科技工所の構造体系に歯科用 CAD/勢いで，歯科関連企業以外のメーカーの出展も目CAM システムを浸透させていくためには，従来を 引 い て い る．2017 年 の IDS で は， 口 腔 内 ス

型の歯科技工システムから脱却した新しい流通経キャナーの小型軽量化，高精度化，切削加工機の路を構築する必要がある．2 年に一度，ドイツのコンパクト化，製作目的に応じた 3 D プリンター

ケ ル ン で 開 催 さ れ る IDS に お い て は， 近 年，の台頭，使用材料の多様化などが注目された（図CAD/CAM 関係のブースはインプラントを凌ぐ

6）．

小型軽量化された口腔内スキャナー

進化した模型スキャナー

３D プリンターによる製作物
図6

2017 年の IDS で発表された最新の歯科用 CAD/CAM 製品

3ガルバノメータミラー

紫外線レーザーノズル

液状のワックスまたは光硬化性樹脂固化した樹脂

エレベータ
光硬化性樹脂（液体）液槽光重合法（光造形法）
液槽内の液体の光硬化性樹脂に選択的に光を照射し，一層ずつ硬化させる方法

エレベータ
材料噴射法（インクジェット法）
ワックスや光硬化性樹脂などの液滴状の材料を選択的に噴射させて，一層ずつ堆積させる方法．光硬化性樹脂の場合は，噴射させたものに光を照射して硬化させる

フィラメントヒーターと押出しヘッド

ノズル

溶融した樹脂バインダー液粉末

テーブル
材料押出法（溶融堆積法）
材料を溶融してノズルや開口部から押し出して堆積させる方法．フィラメント（細い線状の材料）がよく使われている
ガルバノメータミラー

エレベータ
結合剤噴射法石膏などの粉末材料に液体の結合剤を選択的に噴射させて，一層ずつ硬化させる方法

レーザー

切断機構

加熱ローラー

粉末
エレベータ
粉末床溶融結合法
レーザーなどの熱エネルギーにより，粉末床の粉末を選択的に溶融させ，一層ずつ固化させる方法．金属材料を利用できる

材料供給機構

ロール紙
シート積層法
シート状の材料を切って，接合させ，立体的な物を作る
方法

レーザーなどエレベータ
指向性エネルギー堆積法
材料を供給しつつ，熱エネルギーにより，材料を溶融させ，一層ずつ固化させる方法．金属材料を利用できる
図832

付加造形方法の種類

第3章

図1

5 軸加工機（DWX-50，Roland）

図2

歯科用 CAD/CAM システムの構成

各種加工材料材料を 360°回転させる軸と前後方向に 20°傾ける軸を備えている．
全長
刃長

外径（φD）

図 3 5 軸加工が可能なマシニングセンター（DMU/DMC
monoBLOCK Ⓡ，DMG MORI）
ジルコニアの焼結体が切削可能である．

図4

エンドミルの名称

また，硬い材料を加工したり，長期間同じエン半焼結体を切削し，切削後に本焼結（シンタリンドミルを使用していると加工工具自体のたわみがグ）して完成させる．この際，約 20％収縮する生じたりするように，加工速度，加工に際して発ため，最終的な寸法を見越した加工を行う必要が生する圧や熱，設定するパスによっても，最終的あるが，ジルコニアの焼結体を直接切削できれな加工物の精度が変わってくる．したがって，こば，加工切削の利点を活かしたより精度の高い加のようなずれが生じることを念頭に，加工を行う工が可能となる（図 3）．

ことが必要である．
補綴装置の加工にはクラウン内面の隅角部分な精度

どの鋭縁に注意が必要となってくる．このような一般に精度の高い加工にはエンドミルを xyz

形状では径の小さいエンドミルを使用するが，あ座標に動かす際の位置決め精度が高いことが求め

まり細いエンドミルを使用すると精度の低下を招られる．しかし，位置決め精度が仮に 1 μm 以内く可能性がある．また，エンドミルの径より狭いだとしても，加工した材料を 1 μm 以内の精度でような形状の場合には，図 5 のように余分に切加工することはできないことに注意したい．機械削され，クラウンと支台歯間に不適合を生じて，が精度よくても，使うエンドミルの外径や刃長，厚みが薄くなるなどの不具合が生じる．

刃数によってエンドミルのたわみが異なり，たとつまり支台歯形態も重要な要因となることは言

えば長さが長いほど回転させたときの振動が大きうまでもなく，専用のダイヤモンドポイントでのくなって数十 μ ｍになることがある（図 4）．

切削により，その危険を回避できる．

69

第6章

図4

歯科用 CAD/CAM システムの臨床応用

ジルコニアフレーム上の陶材を積層したブリッジ

臼歯を含むブリッジにはジルコニアが応用される．

図5
ア

ファイバーポストを併用したコンポジットレジンコ

透光性をもつセラミッククラウンには特に有効となる．
ab

図 6 鋳造ポスト（a）に比べて，ファイバーポスト（b）
ではポスト先端の象牙質に加わる応力が小さい（文献１）より引用，一部改変）

は，歯冠崩壊を伴うことが一般的であり，支台築

1.5～
2.0mm

1.0～
1.5mm

1.0～
1.5mm

1.5～2.0mm

造が必要となる．セラミックスは透光性があり，1.0～1.5mm

支台歯の色調をある程度反映する．そのため，支台築造もメタルではなく，レジンなど歯冠色材料
を 使 用 す る こ と が 望 ま し い．CAD/CAM セ ラ
ミック修復では，ファイバーポストを併用したコンポジットレジンによる支台築造がよく用いられている（図 5）．ファイバーポストは審美性だけ

図 7 CAD/CAM セラミッククラウンの標準的な支台歯形
態とクラウンの厚み
生活歯ではこれよりも削除量が少なくなる．

ではなく，メタルポストに比べて抜歯につながる歯根破折が少ないといわれている 1）（図 6）．

は，歯髄を守るため歯質削除量は少なくなる．診

CAD/CAM セラミッククラウンにおける標準断用ワックスアップを利用して製作したジグを用的な支台歯形態を図 7 に示す．クラウンの厚みいれば削除量の確認が行える（図 8）．保険適用は，辺縁部で 0.8〜1.2 mm，歯冠中央部で 1.0〜の CAD/CAM 冠（ハイブリッド型コンポジット

1.5 mm，前歯の切端部や臼歯の咬合面部で 1.5〜レジン）と同様に，支台歯のスキャンを行い，セ2.0 mm が基本となる．支台歯が生活歯の症例でラミックブロックからクラウンあるいは内層のフ115

表1

代表的なシミュレーションソフトとサージカルガイドシステム

システム／メーカー／ソフトウェア
BoneNavi サージカルガイド
和田精密歯研株式会社
BioNa

支持様式

各種印象法とマッチング法

オープンシステム／
クローズドシステム

骨・粘膜・歯牙支持 通法印象
オープンシステム
光学印象模型スキャナー
STL デ ー タ 排 出 機 能 付
DICOM+STL（光学印象） きスキャナーであればいずれも可能

Straumann ガイド
骨・粘膜・歯牙支持 通法印象
オープンシステム
ストローマン・ジャパン株式会社
光学印象模型スキャナー
STL デ ー タ 排 出 機 能 付
coDiagnostiX
光学印象口腔内スキャナー きスキャナーであればい
DICOM+STL（光学印象） ずれも可能NobelGuide
粘膜・歯牙支持ノーベル・バイオケア・ジャパン
株式会社
NobelClinician

通法印象
クローズドシステム
光学印象模型スキャナー
メーカー指定の光学ス
DICOM+STL（光学印象） キャナーのみ可能
プロセラジェニオンⅡ

Landmark System
株式会社アイキャット
LANDmarker

骨・粘膜・歯牙支持 通法印象
オープンシステム
光学印象模型スキャナー
STL デ ー タ 排 出 機 能 付
DICOM+STL（光学印象） きスキャナーであればいずれも可能

シムプラントガイド
デンツプライシロナ株式会社
シムプラント

骨・粘膜・歯牙支持 通法印象
クローズドシステム
光学印象模型スキャナー
メーカー指定の光学ス
DICOM+STL（光学印象） キャナーのみ可能
3 Shape

SICAT サージカルガイド
OPTI GUIDE
デンツプライシロナ株式会社
GALAXIS

歯牙支持インプラント埋入シミュレーションによる治療計画の設計

通法印象
クローズドシステム
光学印象模型スキャナー
メーカー指定の光学ス
光学印象口腔内スキャナー キャナーのみ可能
DICOM+STL（光学印象）

域へのボリューム計測，抜歯即時埋入のシミュ
レーション，粘膜厚み・歯肉形態の表示，メタルアーチファクトの除去，サージカルガイドのプレ

現在わが国で販売されている代表的なインプラビュー表示，バーチャルティース機能による補綴

ントシミュレーションソフトと後述するサージカ物の設計などを備えている．インプラント治療計

ルガイドシステムの一覧を表 1 に示した．その画では，インプラントメーカー 100 社 1,000 種類

なかで，1996 年のわが国販売当初より筆者が主以上のリアルなインプラント・アバットメント表に使用しているシムプラント（デンツプライシロ示が可能である．インプラントやアバットメントナ株式会社）について，その特徴と有用性を概説の長さ・直径・方向・深度・本数・位置をリアルする ．

な 3 D 画像で計画することで，解剖学的な危険部

1）

シムプラントはインプラント治療におけるトー位を把握できる．下顎管の描画，下顎管 ･ 上顎洞タルソリューションとして開発され，DICOMまでの距離などを正確に計測する機能，インプラファイル出力可能な各種 CT 機器に対応していント間や下顎管・上顎洞などの解剖学的位置や補る．そのデジタル機能としては，透過表示・分割綴物に関する干渉チェック機能なども有してい表示・ボリュームレンダリングなど多彩な三次元る．

画像表示，骨質のチェック（CT 値）
，骨造成領

134

また，コミュニケーションツールとしての機能

第6章

表1

歯科用 CAD/CAM システムの臨床応用

手術支援模型製作で用いる 3D プリンターの特徴

製品外観

製品名
（メーカー名）EDEN 250（Stratasys）

ZPrinter 450（3D Systems）

Bellulo（System Create）

造形方式

材料噴射法
（インクジェット法）

結合剤噴射法

材料押出法（溶融堆積法 )材料

光硬化型樹脂

石膏粉末

ABS-PLA

積層ピッチ

0.016 mm

0.1 mm

1 mm

コスト

高価

高価

安価

手術シミュレーション

手術シミュレーション
カンファレンス・患者説明

カンファレンス・患者説明

造形物

用途

図5

手術支援模型に沿ったチタンメッシュ・チタンプレートの屈曲と移植骨片のシミュレーション① DICOM データのインポート
DICOM データは立体形状のスライス画像であるため複数ファイルから構成される（図 6，7）．
そのため，複数選択もしくはフォルダでまとめてソフトウェアにインポート（入力）する．イン
ポート時には患者情報とスライス画像を確認す
る．

図6

DICOM データ

スライス厚により画像枚数は異なるが，1 回の撮影は 100〜 500 枚の画像からなる．
図7

CT 画像

左から水平面（Axial view），矢状面（Sagittal view），前頭面（Coronal view）

149