最適化された磁場支援仕上げは、CAD/CAMチタンアバットメントの表面および機械的性能を改善する

Optimised Magnetic Field-Assisted Finishing Improves Surface and Mechanical Performance of CAD/CAM Titanium Abutments.

抄録

はじめに:

本研究では、磁場支援仕上げ（MAF）パラメータがCAD/CAM Ti-6Al-4V インプラントアバットメントの表面および機械的特性にどのような影響を与えるかを調査し、最適な臨床条件を特定することを目的とした。

INTRODUCTION AND AIMS: This study investigated how magnetic field-assisted finishing (MAF) parameters affect the surface and mechanical properties of CAD/CAM Ti-6Al-4V implant abutments, aiming to identify optimal clinical conditions.

方法:

CAD/CAMで作製したTi-6Al-4Vディスクを、異なるMAF条件（1000、1200、1500rpm、20、40、60分）で研磨した。対照として、#800 SiC研磨紙を用いたベースライン研磨と#2000 SiC研磨紙を用いた従来研磨の2種類を用いた。予備スクリーニングには、2次元（2D）表面形状測定法によって決定された粗さの閾値（Ra≈0.2μm）が用いられた。走査型電子顕微鏡（SEM）、原子間力顕微鏡（AFM）、エネルギー分散型分光法（EDS）、接触角測定法を用いて、表面形態、3次元（3D）粗さ、組成、親水性を分析した。機械的特性は、ビッカース硬度計を用いた表面微小硬度試験とX線回折計を用いた残留応力分析により評価した。臨床的ベンチマークでは、MAF処理アバットメントとプレハブアバットメントの2次元表面粗さおよび形態を比較した。

METHODS: CAD/CAM-fabricated Ti-6Al-4V discs were polished under different MAF conditions (1000, 1200, and 1500 rpm; 20, 40, and 60 minutes). Two controls were included: baseline polishing with #800 SiC paper and conventional polishing with #2000 SiC paper. A roughness threshold (Ra ≈ 0.2 μm), determined by 2-dimensional (2D) surface profilometry, was used for preliminary screening. Surface morphology, 3-dimensional (3D) roughness, composition, and hydrophilicity were analysed using scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), energy-dispersive spectroscopy (EDS), and contact angle measurement. Mechanical properties were assessed by surface microhardness testing using a Vickers hardness tester and residual stress analysis using an X-ray diffractometer. Clinical benchmarking compared the 2D surface roughness and morphology of MAF-treated abutments with prefabricated abutments.

結果:

研磨時間と研磨速度は2D粗さに有意に影響し（p < .05）、顕著な相互作用効果（p < .05）を示した。1200rpmと1500rpmのMAFが閾値に達したため、さらに分析を行った。従来の琢磨と比較して、MAFは元素汚染のない、より滑らかでスクラッチのない表面を生成した。MAFは親水性を維持し、圧縮応力を増加させ、微小硬度は変化させなかった。臨床的ベンチマークでは、MAF処理したアバットメントとプレハブアバットメントの2次元表面粗さと形態は同等であった。

RESULTS: Polishing duration and speed significantly influenced 2D roughness (p < .05), with a notable interaction effect (p < .05). MAF at 1200 and 1500 rpm met the threshold and were further analysed. Compared with conventional polishing, MAF produced smoother, scratch-free surfaces without elemental contamination. MAF maintained hydrophilicity, increased compressive stress, and did not alter microhardness. Clinical benchmarking showed comparable 2D surface roughness and morphology of MAF-treated and prefabricated abutments.

結論:

MAFは、CAD/CAM用Ti-6Al-4Vアバットメントの研磨に非常に有効な方法であり、表面と機械的特性を同時に改善することができる。1200rpm、40分という最適な条件は、ナノスケールの仕上げ、有益な圧縮残留応力、および加工効率の優れたバランスを提供し、臨床使用の可能性を支持する。

CONCLUSIONS: MAF is a highly effective method for polishing CAD/CAM Ti-6Al-4V abutments, capable of simultaneously improving surface and mechanical properties. The optimal condition of 1200 rpm for 40 minutes provides a superior balance of a nanoscale finish, beneficial compressive residual stress, and processing efficiency, supporting its potential for clinical use.

臨床的関連性:

MAFは、複雑なCAD/CAMチタン製アバットメントに均一な研磨を提供し、有益な圧縮応力を導入します。この標準化されたプロセスにより、インプラント周囲の軟組織との一体化を促進し、長期的な修復物の安定性を高める高品質な表面が得られます。

CLINICAL RELEVANCE: MAF provides uniform polishing for complex CAD/CAM titanium abutments and introduces beneficial compressive stress. This standardised process yields high-quality surfaces that may promote peri-implant soft tissue integration and enhance long-term restoration stability.