社会実装に向けたRGB-DカメラとAIを活用した生理的な新規顎運動評価方法の考案

Research Project

Project/Area Number	23K19092
Research Category	Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	0301:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
Research Institution	Tokyo Medical and Dental University
Principal Investigator	田中裕香東京医科歯科大学, 東京医科歯科大学病院, 医員 (50982154)
Project Period (FY)	2023-08-31 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000) Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	顎運動路計測 / 咬合機能低下モデル / RGB-Dカメラ / ディープラーニング
Outline of Research at the Start	顎口腔機能の検査において顎運動を正しく評価することは顎関節疾患、不正咬合など顎口腔系の異常を検出するのに非常に有効であり、適切な診断・治療の一助になると言える。検査ツールの一つとして、顎運動路測定装置が広く用いられているが、既存の装置は顎運動を頭蓋に対する下顎骨の剛体運動と捉えるために、頭部と下顎歯列に装置を装着して測定する非生理的環境であるだけでなく、取り付けの煩雑さや測定誤差によるデータ再現性の低さが問題となっている。本研究の目的は、患者の顎運動を皮膚上からの動画映像のみから、AIを活用した画期的な新手法を確立し、その実用化により社会へ還元することである。
Outline of Annual Research Achievements	顎口腔機能の検査において顎運動を正しく評価することは顎口腔系の異常を検出するのに有効であり、適切な診断・治療の一助になると言える。既存の顎運動測定検査は、頭部と下顎歯列に装置を装着した非生理的環境下で測定するという欠点がある。新しい評価法への試みが行われてはいるものの、測定のための機器を装着せずに顎運動を記録した先行研究は未だ存在しない。そこで本研究は、AIを活用して皮膚上からの動画映像のみから、従来より少ない機材で短時間でより正確に顎運動を記録する新手法を確立することを目的とし研究計画を立案した。これまで20-30歳代の不正咬合のない標準的な体系の男女を対象に、目や鼻などの顔面上の特徴点を基準として顎先の動きを追跡する本システムによる下顎運動路計測と、頭部に装着したセンサーで下顎前歯に取り付けたマグネットの動きを計測する既存の顎運動計測装置（Myotronics社製 Mandibular Movement Analyzer Model K-7）で同時にデータを採得、比較することで本システムの誤差の評価を行ったところ、本システムによる計測は従来の装置と比較して十分な精度であるという結果を得た。当初の計画では本システムの精度検証後、当院患者に対し矯正治療の介入前後のの顎運動路評価を行うことで咬合状態の変化が咀嚼運動に与える影響の評価を行う予定であったが、実際の患者では咬合状態の変化を得るのに時間を要するため、現在、咬合機能低下モデルを想定したマウスピースを作成、咬合機能の変化が咀嚼時の顎運動および頭部運動計測に与える影響を検証している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初の計画通りに本システムの精度検証を行い、十分な精度であることを明らかにすることが出来た。当初の計画とはやや異なるものの、咬合状態の変化が咀嚼運動に与える影響についても検証中である。
Strategy for Future Research Activity	今後の課題としては現在検証中である咬合状態の変化が下顎運動路および頭部運動に与える影響の評価を行う。さらに被験者数を増やすことでより高い精度での計測を実現したい。 2024年度はこれらの報告をまとめた、学会発表ならびに論文作成を行う予定である。