Establishment of digital design values for improvement on optical scan accuracy for mixed optical propertie materials.

• Project/Area Number: 22K10110
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57050:Prosthodontics-related
• Research Institution: The Nippon Dental University
• Principal Investigator: 新谷 明一 日本歯科大学, 生命歯学部, 教授 (60440054)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石田 祥己 日本歯科大学, 生命歯学部, 講師 (50779923)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2026: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 光学印象 / 印象精度 / 口腔内スキャナー / 光学特性 / デジタル補正 / デジタルデンティストリー

Outline of Research at the Start

本研究では、口腔内で使用される頻度の高い材料でかつ、大きく光学特性の異なる3種類の材料を対象とした形状測定から得られたデータを分析することで、それらが口腔内スキャナーの精度におよぼす影響を明らかにするとともに、各材料固有の補正値を明らかにすることで、研究用デジタル模型およびデジタル支台歯の測定精度を向上させる。ここから得られる知見は、口腔内スキャナーを用いて印象採得する時には必要不可欠な要件となり、口腔内スキャナーの普及・発展と共に歯科医師および歯科技工士の作業負担の軽減となる。さらには、長期的に予後良好な補綴装置の製作を可能とし、国民の健康に大きく寄与することが予測される。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、光の反射率が異なる歯科材料を対象として、①光の反射率の違いが口腔内スキャナーの計測精度に及ぼす影響を明らかにするために、取得された三次元データと基準モデルとの比較を行う。②次に、計測対象を支台歯として得られた三次元データから製作された補綴装置の適合精度の検討を行うことで、質の高い補綴装置製作に必要な口腔内スキャナーの特徴およびその補正方法を明らかにすることを目的とする。令和4年度はその最初のステップとして歯を構成する材料の光学特性が口腔内スキャナーの印象精度に及ぼす影響について研究を行った。まず、異なる光学特性を有する歯の材料として、天然歯エナメル質、金属、コンポジットレジンを選択した。つぎに、大臼歯部抜去歯を収集し、撮影用模型の製作を開始した。また、同様の形態を有する全部金属冠とコンポジットレジンクラウンを製作するために、支台歯も3種類の材料（象牙質、金属、レジン）にて製作した。撮影対象とする歯は下顎第一大臼歯として、それらをファントームの歯列模型の同じ位置に装着できるよう、模型の歯肉部を調整し、天然歯、全部金属冠、コンポジットレジンクラウンが同じ位置に設置できるようにした。口腔内スキャナーによる形状計測を行うにあたり、撮影条件が一定で、実際の口腔内に近似させるために、ゴム製粘膜を装着したファントームを設定し、デジタル印象の条件を規格化した。完成した規格に沿って、それぞれの材料で構成された大臼歯を口腔内スキャナーでそれぞれ10回ずつ撮影し、三次元大臼歯デジタルモデルを製作した。撮影が困難な場合はチタンパウダーを塗布した条件を追加した。これらの条件に対して、1種類の口腔内スキャナーにて印象採得を行った。また、今後の予備実験として異なる2種類の口腔内スキャナーでの撮影も追加した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和4年は撮影対象の製作を中心に研究を進めた。材料を変化させる対象歯を、下顎第一大臼歯に絞った結果、予定よりも早く撮影対象の模型の製作が可能となった。また、研究の対象となる歯列模型は、学生実習で使用しているものと同様の物を選択したことも、研究を順調に進められた要因であると考える。さらに、撮影に使用する口腔内スキャナーを1種類に絞ったことから、デジタルデータの収集と三次元化をシンプルにすることができた。

Strategy for Future Research Activity

3種類の異なる光学特性を有するクラウンを口腔内スキャナーでデジタル印象した結果、得られたデジタル歯列模型を基準模型と比較するにあたり、その重ね合わせ方法と基準をどのように設定するかが、今後の精度と真度の計測に大きく影響をする。また、精度と真度の計測を行うために、新しく精度の高いプログラムを導入することで、それらの問題が解決できるかについての検討も必要となる。さらに、予備実験として追加した2つの口腔内スキャナーから得られたデータを今後どのように生かすかについても検討が必要と考えらえる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Turku/Institute of Dentistry/Biomaterials Research group(フィンランド)