質問
前歯に詰めたレジンがそれほど時間が経たないうちに脱離したという話を聞き、レジンを接着する際に光で十分に硬化させられず内部まで硬化が不十分だったのではないかと心配になったという質問です。レジンを光で硬化させる過程が正確にどのような役割を果たし、なぜ重要視されるのか知りたいとのことです。
簡単な回答
レジンを光で硬化させる過程(光重合)は、レジンに含まれる特定の成分が決まった波長の光を吸収して初めて硬化反応が始まるという原理です。この光が材料の奥深くまで十分に届かないと、表面は硬化して見えても内部は硬化が不十分で強度が低下することがあります。そのため、厚さと光が届く程度はレジンの最終的な物性を左右する重要な条件です。ただし、接着したレジンが脱離する原因には硬化の程度だけでなく、接着時の湿気管理やその部位にかかる力の大きさといった条件も関わるため、脱離したという事実だけで内部の硬化が不十分だったとか治療過程に問題があったと断定することはできません。実際の原因は歯科で直接診てもらって初めて確認できる問題です。
なぜでしょうか
光がレジンを硬化させる原理
コンポジットレジン(歯の色に近づけて作る接着性の充填材料)には光重合開始剤(光を吸収して硬化反応を開始させる成分)が含まれています。この成分は歯科用光重合器が出す青色光(おおよそ400〜500ナノメートルの波長)を吸収して初めて活性化し、液体に近いレジン成分を鎖のように長くつなげる反応を起こします。この反応が進むことで、レジンは軟らかい状態から硬い固体に変わります。つまりレジンは時間が経てば自然に硬化する材料ではなく、決まった波長の光を十分に受けて初めて硬化する材料であり、光が届かない部分は反応自体が始まらず軟らかいまま残ります。
厚さが厚いほど内部まで光が届きにくい
問題は、この光がレジンの表面から深く入るほど急激に弱まるという点です。一度に積む厚さが増えるほど底まで届く光の量は指数関数的に減少し、表面付近は十分に硬化しても一定の深さを超えると硬化の程度(重合転換率。レジンがどれだけ硬い構造に変わったかを示す値)が大きく低下することがあります。このため、一度に厚く充填してもよいように設計された特殊な製品でない限り、一度に積む厚さを2mm以内に制限し、層ごとに分けて光を照射する積層充填法が用いられます。光重合器の光が出る先端部が歯の表面に近く垂直に当たるほど光がより深く入るため、この先端部が傾いたり歯から離れたりすると、同じ時間光を照射しても内部まで届く光の量が減ります。
また、適切に硬化させるには光の強さと照射時間を掛け合わせた総エネルギー(放射露光量)が一定水準以上伝わる必要があり、1.5〜2mm厚の層をしっかり硬化させるには製品と色調によって最低6〜24 J/cm²の範囲のエネルギーが必要です。色が濃い、または不透明なレジンほど光が散乱・吸収される程度が大きく、同じ厚さでもより多くのエネルギーが必要になります。
硬化不足で強度が低下し、硬化中の収縮も同時に関わる
光が十分に届かなかった部分は重合転換率(モノマーが硬い高分子に変わった割合)が低く、十分に硬化した部分ほど硬くならないことがあります。これに加えて、レジンは硬化する過程そのもので体積が2〜5%程度、多いときは7%まで縮む重合収縮が起こり、この際歯とレジンが接着した境界面には最大18 MPaに達する応力が発生します。この応力が接着力を上回ると境界面に微小な隙間(微小漏洩。細菌や唾液が出入りできる狭い隙間)が生じることがあり、ひどい場合は接着が剥がれたりレジンが脱離したりする結果につながることがあります。つまり、レジンがどれだけ硬く長持ちするかは、光がどれだけ深く届いたかと硬化する過程で生じる収縮の両方が関わる問題です。
脱離だけで原因を断定することはできない
前歯のレジンが脱離したからといって、その原因が必ずしも硬化不足にあるとは限りません。接着時に唾液や水分が混入していたか、歯の表面処理が十分だったか、その後その部位に強く繰り返す力が加わったかもレジンの維持に影響します。実際に隙間のあった前歯をレジンで埋めた場合や欠けた前歯をレジンで修復した場合のいずれについても、一点に力が集中する状況が繰り返されると接着境界が開いたりレジンが脱離したりし得ると説明されています。硬化の程度が不足していたのか、それとも他の条件が重なったのかは見た目だけで判別することが難しいため、脱離したレジンと残った歯の状態を歯科で直接確認してもらうことが必要です。
