| Project/Area Number |
22K10095
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 57050:Prosthodontics-related
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
三浦 宏之 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (40199956)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野崎 浩佑 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (00507767)
駒田 亘 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (10447493)
瀧田 美奈 東京医科歯科大学, 東京医科歯科大学病院, 特任助教 (30848263)
根本 怜奈 東京医科歯科大学, 東京医科歯科大学病院, 助教 (50706893)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | CAD/CAM / 適合精度 / 咬合 / CAD / CAM / 加工精度 / クラウン |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，口腔内において咬合調整をすることなく顎口腔機能に調和する歯冠補綴装置作製のための新規プロセスの構築のため，機能時における個々の歯の動き考慮した新たな光学印象システムと歯冠補綴装置のデザイン決定のための新規CADを開発すべく，①歯の変位を加味したin vitroでの咬合接触モデルの開発と光学印象の再現性評価②口腔内カメラによる光学印象の再現性評価③歯の変位を可視化する光学印象法の開発④咬合調整フリー歯冠補綴装置作製を行うこととする．本研究課題の成果により，歯冠補綴装置を装着する上で大幅な時間を要する咬合調整のステップが省かれ，患者や術者にとって肉体的，時間的な負担が軽減する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は，マイクロメートルオーダーで咬合時の歯の変位量を計測することに成功し，歯は機能時に変位し，その変位量や変位経路，上下顎歯列の咬合関係は，咬みしめ強さによっても変化することを報告している．また，従来型のシリコーン印象材および石膏模型を用いて咬合時における咬合接触部位の再現性を検討したところ，安静時の歯列と咬合時の歯列では歯の位置関係が異なり，咬合印象法により咬合時の咬合接触像を近似することが可能であることを明らかにしている．口腔内カメラを用いた光学印象は，従前のシリコーン印象材などを用いて石膏模型を作製するプロセスを排除し，コンピューター上で歯の三次元形態データを再現することが可能となり，バーチャル上で歯冠補綴装置の設計をすることが可能となる．しかしながら，歯冠補綴装置の咬合調整量を削減できる咬合印象法に代わる手法は皆無であり，作製した歯冠補綴装置の咬合調整は必須となる．優れた歯科補綴装置の作製には，適切なCADソフトウェアの使用と，適切な条件の下でのNCデータの作成と切削加工が必須となる．そこで，本年度は優れた適合性を有する歯冠補綴装置の作製のための切削加工条件を最適化することを目的として，CAD/CAM冠レジンブロックの加工時の切削抵抗を測定した．適合精度の悪化に伴い，加工時の切削抵抗が増加することが明らかとなった．また，繰り返し加工時の適合精度を評価したところ，加工時間の増加により加工精度が低下することが明らかとなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
下顎第一小臼歯を支台歯として通法通り形成した後に，シリコーン印象材を用いて印象採得，作業用模型を作製した後に，技工用スキャナーを用いて光学印象を行った．CADソフトウェアを用いて歯冠形態をデザインした後に，CAMソフトウェアを用いて，加工パスを作成した．CAD/CAM冠用コンポジットレジンブロックを，切削加工機を用いて切削加工を行った．作製したクラウン内面にシリコーン印象材を填入し，支台歯に圧接，硬化後に取り出し，シリコーン印象材を切断し，近遠心および軸面の厚みを，ミクロン深さ高さ測定器を用いて計測した．また，10個の試料を加工後に，切削加工時にブロックに付加される抵抗力の測定のため，3成分リンクフォースメーター（キスラー）を，切削加工機に設置し，切削抵抗を求めた．また，切削加工後の研削材の表面形状を，走査型電子顕微鏡を用いて観察した．内面適合性と切削抵抗の関連性は，Pearsonの積率相関分析により解析を行った．
適合精度を評価したところ，マージンにおける間隙は，80個のクラウン作製（加工距離約800m）までは臨床的共用範囲内である100μm以内であったが，その後増加傾向を示し，適合性の悪化が認められた．研削材の表面微細構造をSEMにて解析した結果，加工初期（加工距離200m）においてチッピングが認められ，加工距離の増加に伴い，刃の摩耗が認められた．次に，切削抵抗の値を求めたところ，接線力および法線力はいずれも初期において約6Nであり，加工距離の増加に伴い，切削抵抗の増加が認められた．内面の適合性と切削抵抗には，有意な相関を認めた（<0.001）．以上より，内面の適合性は，切削抵抗の増加に伴い悪化することが示された．また，約80個が臨床的許容範囲内の適合性を有するクラウン作製の限界であることが示唆された．
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| Strategy for Future Research Activity |
歯の変位量を定量的に調整できるin vitroのモデルを作製し，変位量が異なる変位モデルの3次元データを作成する．3Dプリンタを用いて歯槽骨および歯の3次元モデルを作製する．歯の変位を模擬するために，上顎第1大臼歯歯槽窩に，極微動用マイクロメータヘッド（精度1μｍ）を歯軸方向に設置し，先端に基準球を設置する．基準球を規定量挙上した後に，反対側に設置したダイヤルゲージを用いて高さ方向の変位量の評価を行う．
次に，規定量移動した基準球を，口腔内カメラを用いて光学印象を採得する．それぞれの3次元データを，３D測定データ評価ソフトを用いて移動量を評価し，光学印象の歯軸方向の測定限界の評価を行う．また，ヘッド先端を歯冠形態に変換し，再度，規定量移動した歯冠を，口腔内カメラを用いて光学印象を採得する．歯冠形態から，基準点もしくは基準面を選択し，歯の移動量の再現性の評価を行い，光学印象の精度を明らかにする．
上顎第1大臼歯を単冠にて補綴治療を行う患者より，通法にて印象採得した作業用模型および対合歯模型を作製し，咬合器上にマウントする（静的モデル）．また，咬合印象法により同様に模型を作製し咬合器上にマウントする（変位モデル）．まず，工業用3次元計測システムを用いて，3次元データを採得し，参照用データとする．本計測システムは精度が5μｍであり，非常に高い正確度を有する．次に，口腔内カメラを用いて，石膏模型を光学印象し，３D測定データ評価ソフトを用いて，参照用データと比較する．通法の3次元データと咬合印象法による3次元データを比較し，歯の変位量を推測する．次に，静的モデルの個々の歯のデータをそれぞれ抽出し，最小二乗法により変位モデルへの重ね合わせを実施する．
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