contents

目次
第一章 骨の基礎知識

11 ヒト（脊椎動物）と他の生物との骨格の違いとは？

22 骨の基本構造とモデリング・リモデリング

3Column 軟骨細胞が石灰化を発現する理由

6Column 頭蓋骨は貝や甲殻類の名残？

8Column 皮質骨は血流が乏しい？

93 骨の修復プロセス

104 骨の再生医療が難しい理由

125 知っているようであまり知られていない歯と骨の関係

15

Column ジョージ・ワシントンの入れ歯6 骨ができるまでの石灰化メカニズム
Column エナメル質は徐々に石灰化の密度が高まっていく？
7 HA が体液に溶解しない理由について
Column B 型炭酸アパタイト（B-type Carbonated Apatite）について
8 HA が示す多面性

1721222526

Column 焼成と焼結の違いについて

27

Column エナメル質に発生するホワイトスポットとは？

32

Column ホワイトニングと結晶破壊 – ホワイトニング機序からの考察 –33

Column 低温型 HA による象牙質知覚過敏症への応用

34

9 フッ化アパタイトとフッ素化アパタイト

iv

1636

Column フッ素塗布で本当にフッ化アパタイトができるのか？
Loosely-bound Fluoride と Firmly-bound Fluoride

39

Column 歯の再石灰化と齲蝕予防溶液 : DCPD-forming Solution40contents

第二章

インプラントに必要な基礎知識

41

1 生体適合性の分類と組織反応

42

2 インプラント材料の親水性と疎水性

45

3 インプラント材料の表面電位

48Column ゼータ電位（界面電位）49

Column 等電位点について

50

Column 細菌の電荷について

51

Column エナメル質の再石灰化メカニズム エナメル質の HA が c 軸から表面に配向する理由

52

Column エナメル質の表面電位と歯周ポケットの関係性

53

4 表面電位がプラス素材の骨結合性について

54

Column 歯冠補綴物の表面電位と歯周炎

55

5 Ti / TiO2 インプラントの表面電位と骨結合性について

56

6 HA インプラントの骨結合性について

60

Column Ti（チタン）/ TiO（酸化チタン）の骨補填材・移植材は存在するのか？
27 HA インプラント表面の分析と性状
Column インプラントの HA コーティングに関する一考察
8 インプラントに生じる骨結合性の発現と解除について
Column エナメルエッチングに適したリン酸濃度とは？

第三章

61
62
67
68
70骨の修復機能71

1 細胞のメカノセンシング

72

Column 宇宙に長期滞在すると骨は脆くなる？

73

2 細胞のメカノセンサー

74

3 骨細胞の機能と役割

76

4 骨細胞ネットワーク

80

Column 移植した自家骨は元の形状のまま新生骨に置換するのだろうか？

82

Column フィクスチャー周囲骨に生じる急激な骨吸収

84v

contents

5 骨のマイクロダメージと標的化リモデリング
Column 皮質骨から剥離した骨膜は、元の骨面に再付着するのか？

90

Column ビスフォスフォネートによる顎骨壊死はどうして起こるのか？

926 骨欠損間隙と修復プロセス

93

フィクスチャー圧迫埋入における骨修復プロセス

94

フィクスチャー無圧埋入における骨修復プロセス

97

Column 初期固定と二次固定

108

Column 歯列矯正における保定の重要性

109

7 フィクスチャー周囲骨に生じる経時的変化

110Column オッセオインテグレーションが獲得されたインプラントは動かない？

vi

85

119

インプラント術後管理の基礎知識

121

1 歯科インプラントの種類と性状

122

2 それぞれのインプラントは、どのようにして骨と結合しているのか？

124

3 骨損傷部の修復プロセス

126

4 インプラント埋入後の周囲骨の修復プロセス

127

5 チタン表面の劣化を考慮したメインテナンス

129

索引134

歯と骨のしくみ 第一章 骨と歯の基礎知識

1 ヒト（脊椎動物）と他の生物との骨格の違いとは？
脊椎動物が出現してからおよそ 5 億年経過しているとまた、生体反応の中心に リン（P）を取り込むことでいわれていますが、なぜ脊椎動物の骨格はリン酸カルアデノシン三リン酸（ATP）に代表される生命活動に必シウム（Calcium Phosphate）から成り立っているので要なエネルギー源の合成や分解反応が生体内で容易にしょうか？

進行し、それらが安定的、かつ迅速に供給できるように海に生息するサンゴや貝は炭酸カルシウム（CaCO3）なるなどが考えられます。

の、エビやカニなどはキチンの骨格（殻）を有しており、このように、骨格を炭酸カルシウムからリン酸カル脳や内臓などの大切な臓器を保護する外骨格としてのシウムへ変更することによって、生命の維持活動に必役割を担っています。ちなみに、陸上に生息する昆虫

要な恒常能が安定し、さらに効果的・効率的なエネルもキチンの外骨格です。海に住んでいる生物は、海水ギーの産生が可能となることで、生物は生命維持に必に含まれるナトリウム（Na）、カリウム（K）、カルシウ

須要素の安定的な供給源である海を離れて陸上へと生、さらには稀有元素の濃度やイオンが常に一定
ム（Ca）活の場を移行して行くことができるようになりました。

に保たれていますので、体液の pH（水素イオン指数）

私たちの歯や骨の無機質主要構成成分は生体内で最の恒常性を一定に保つことはあまり難しくありません。

も安定したリン酸カルシウムであるハイドロオキシア

このような中、特に生物が長い進化の過程を経て陸パタイト（Hydroxyapatite：HA）です。したがって、上に進出するようになると、海と同じような体内環境リン酸カルシウムの骨格を持っていると、必要に応じをつくり、それを自らが維持する必要がありました。

て骨からカルシウムとリンを血液や母乳に短時間で供

そこで、基本的な骨格を貝のような炭酸カルシウム給することができるようになります。この場合には、の骨格から脊椎を構築するリン酸カルシウムの骨格へ骨内に存在する骨細胞（Osteocyte）が重要な役得を果と変換したのです。その第一の理由は、カルシウム（Ca）たします（後述）。このようにヒト硬組織の主要構成成するのではなく、体液の pH を一定に保つ緩衝能（Bufferの過程などからしても、リン酸カルシウム系の材料がが結合する相手のイオンとして炭酸基（ CO32 − ）を選択分である HA の果たす役割は幅広く、生物学的な進化System）を有するリン酸基（PO43 − ）を選択することに骨移植材や骨再生材として生体に適合している理由によって、体液を海とほぼ同じ成分に保つことで恒常性もなっていると考えられます。

が維持できるようにしているのです。

ヒト（脊椎動物）
内骨格：リン酸カルシウム（HA）

海外骨格
炭酸カルシウム2

キチン

1. ヒト（脊椎動物）と他の生物との骨格の違いとは？

陸へ

歯と骨のしくみ 第一章 骨と歯の基礎知識

ジョージ・ワシントンの入れ歯

16

アメリカ初代大統領ジョージ・ワシントンは、従って、しっかり噛んでいなければスプリングで8 年間大統領の職にありましたが、30 歳前から入入れ歯が開いて口から飛びだすため、１ドル紙幣れ歯を使いはじめ、大統領になったときは下顎小にも描かれているワシントンの肖像画は、謹厳実

臼歯 1 本しか自分の歯は残ってなかったといわれ直な面立ちとなっています。アメリカ大統領の 2ています。従って、歯の喪失に伴い骨がなくなっ期 8 年の任期は、2 期目が終わりに近づいた頃、ていきますので、何回も入れ歯の作り直しをせざ

議場で居眠りをしたワシントンの口から入れ歯がるを得ず、総入れ歯の重さは 1.5 ㎏程のものもあ飛び出し床の上で跳ね回り、これ以上大統領を続りました。入れ歯はいくつか現存しており、そのけられないと判断したことで 8 年となったとか、一つはボルチモアのデンタルミュージアムで見る

まことしやかに言われていますが確認する術は今ことができます。

となってはありません。しかし、晩年は怒りっぽワシントンの総義歯は、カバの歯と骨などで作くなり、演説も避け人に会うのも嫌がったというられており、上の入れ歯が重力で落ちないようことは事実のようです。これには、咀嚼のストレスプリングが上下義歯間にはめられていました。

スも関係していたのかも知れませんね。

5. 知っているようで余り知られていない歯と骨の関係

歯と骨のしくみ 第三章 骨の修復機能

図 1-1：メカニカルストレスとメカノセンシング
細胞の収縮によって細胞・基質間あるいは細胞・細胞間に牽引力が生じます。また、細胞が静止した状態では基質または接合細胞から伸展力を受けます。その際、基質の弾性率が大きく柔らかいと牽引力は当然ながら低下します。

宇宙に長期滞在すると骨は脆くなる？骨に適正な荷重が加わらないと、結果として既りになると、体の支持組織への物理的負荷が減少存の骨自体が失われていくことになります。主にします。これに応じて、各々の細胞へのメカニカ体の支持組織を産生する間葉系細胞の中でも、特ルストレスが減少することで、筋肉や腱が衰えるに筋肉、腱、骨、軟骨の細胞は常時物理的な刺激だけでなく骨の密度や太さまでも低下します。

を受ける環境下にあり、これら細胞の支持をする無重力の環境下の宇宙空間に長期間滞在すると役割を結合組織が担っています。すなわち、支持地球に帰還した直後に自力歩行が難しくなる理由

組織を作る細胞は物理的負荷がかからなければ細は、体の支持組織への十分なメカニカルストレス胞の伸展や移動などの活動が制限されることになが得られなかったことに起因する体の支持組織のり、結果として早期に消滅することにつながって急激な喪失によって起こります。これは、重力やいくと考えられるのです。いずれにしても、組織気圧の減少によっても生じます。歯の喪失によっを維持していくには適度な負荷荷重が細胞に加わて生じる経時的な顎骨の吸収なども、細胞レベルることが必須となります。

におけるメカニカルストレスの低下に起因してい例えば、病院に入院してベッドに長期間寝たきることが理解できると思います。

1. 細胞のメカノセンシング

73

歯と骨のしくみ 第三章 骨の修復機能歯列矯正における保定の重要性
矯正の動的治療終了直後における歯の周囲骨は、造を有する成熟した層板骨に置換されていき、梁状ほとんどの症例において周囲骨は脆弱であり歯根膜骨領域では外部負荷・応力が相対的に大きく加わる腔の拡大によって微小動揺が生じやすく不安定な植方向への添加性骨梁形成と層状骨梁への置換が行わ。従って、歯の微小動立状態になっています（図 a）れていきます（図 b）。そして、これらの成熟した層揺と外傷性骨吸収を防止する目的で、リテーナー装板骨も時間の経過と共にいずれ骨吸収が生じて新た着や歯牙固定による保定が行われますが、この保定な骨が形成されていきます。このような既存骨の吸における周囲骨の修復プロセスはインプラント周囲収・形成の一連の過程から成るメカニズムをリモデ骨の修復プロセスとほぼ同じ経過を辿ってきます。

リングと称し、正常な骨ではこの吸収と形成のバラ歯牙固定が十分である場合、まず周囲骨にはモデンスが取れて一定の骨量を維持しています。以上のリングによって骨が形成されてきます。モデリング

ことからしても、物理的負荷と周囲組織に調和したで形成された骨は、不規則で石灰化も低く虫食い状二次性、三次性リモデリングによる機能的配列・配に形成されてくるので、虫食い状骨あるいは線維性向性を持った成熟骨に至るまでには、固定による十骨（ 6 図 6-5 参照）と称されます。強い外傷性咬合が分な時間が必要なのです。矯正治療後の固定が不十生じた歯の周囲骨やインプラント埋入直後の周囲骨分であったり過度な物理的負荷が生じる場合には、創面や欠損間隙でも、物理的負荷がなければ修復プ歯の周囲骨の正常な修復プロセスは進まず成熟骨へロセス初期において線維性骨が形成されてきます。

のリモデリングも行われないため、結果として別のこのようにして形成される幼若な骨は、いずれ破骨病態へと移行する危険性を孕むことになります。

細胞によって吸収されて皮質骨領域では規則的な構

図 a：矯正の動的治療終了直後

図 b：保定 1 年後

109

歯と骨のしくみ インプラント術後管理の基礎知識

1 歯科インプラントの種類と性状
歯科インプラントは、一般的にチタン（以下 Ti）とハイドロオキシアパタイト（HA）の 2 つの種類に分類されます。

まず Ti ですが、Ti と骨との反応様式は生体許容性。現在の多くの Ti インという分類になります（図 1-1 右）プラントは、何らかの加工によって表面に安定した結晶性 TiO2 の層を形成させています。TiO2 の結晶にはアナターゼ（Anatase）とルチル（Rutile）がありますが、イ（Biotolerant）です。生体許容性というのは体からは拒ンプラント表面に応用されるのは、生体内で表面電位が絶されませんが結合組織で被覆されるため、骨とは結合マイナスに帯電し剥離しないことから陽極酸化処理に。ただし、Ti は空気にしないという分類です（図 1-1 左）よって産生されるアナターゼが主体になっています（第触れると表面に結晶性を有さない非晶質の酸化チタン膜を一層（厚さ 1 〜 2nm ほど）形成するので、（以下 TiO2）二章 5 参照）。

Ti/TiO2 インプラントは、歯科だけでなく医科でも使表面の加工を行っていない Ti インプラントでも表面に用されています。例えば骨折したときに骨を固定するたなります。つまり、一般的な Ti インプラントに対する応用した場合、治癒後にあえて撤去しなくても問題ないは脆弱で極めて薄い TiO2 の層が存在するということに評価は、表面に形成された TiO2 を対象としています（第めのプレートやネジなども Ti や TiO2 です。骨損傷部へといわれていますが、ごく稀に金属アレルギーを発症二章参照）。 また、基体金属の Ti 表面に結晶性を有すする場合もあるので、若年者で撤去が容易な場所にあTiO2 は、結晶性を有するセラミックスとなっているた

や TiO2 のインプラントは基本的に骨と直接結合はしまる TiO2 の被膜を有するインプラントがあります。このる場合は取り除くことが多いようです。このように、Tiめ金属的特性は喪失しています。従って、骨との反応様せんが、生体内で表面にリン酸カルシウム（Ca-P）層や式は生体不活性（Bioinert）であり、結合組織の介在な脆弱な HA 層が形成されてきますので、この層に骨結しに骨と接することは可能ですが直接の結合はしない合性が発現します。しかし、このようにして形成されたTi と骨との結合様式
生体許容性（Biotolerant）

TiO2 と骨との結合様式

HA と骨との結合様式

生体不活性（Bioinert）

生体活性（Bioactive）

HA と骨との結合様式
生体活性（Bioactive）

非吸収性（Non-Bioresorbable）

吸収性（Bioresorbable）

結合組織

骨

骨

Ti

生体親和性は示すものの素材自体は菲薄な結合組織によって被包化されます。

生体内で安定した状態で存在することが可能であるものの、素材表面での積極的な細胞活動は難しいため骨との接合までが限界です。

図 1-1：Ti および TiO2 と骨との結合様式

122

1. 歯科インプラントの種類と性状

TiO2

骨HA

素材表面での積極的な細胞活動が可能であり、骨と直接結合（骨伝導性）が生じます。

図 1-2：HA と骨との結合様式

骨HA骨と直接結合するだけでなく、破骨細胞による素材の吸収と置換性骨形成が生じます。