顎顔面形態及び咬合接触状態の変化が動的咬合時の顎関節負荷に及ぼす影響

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14370696
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 社 浩太郎 大阪大学, 大学院・歯学研究科, 助手 (10303976)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北井 則行 大阪大学, 大学院・歯学研究科, 助教授 (20271025) ; 高田 健治 大阪大学, 大学院・歯学研究科, 教授 (50127247)
• Keywords: クレンチング / 不正咬合 / 数理モデル / 顎関節 / 便宜抜歯 / 粘弾性 / シミュレーション / 診断

Research Abstract

第一に、矯正力による歯の初期移動をInverse kinematicsを用いて数理モデル化した。矯正力の大きさに依存しない歯の初期移動は、この歯根膜モデルにporo-elasticな特性を組み込むことでシミュレーションすることができた。
第二に、前年度に考案した、正常咬合者の顎口腔の数理モデルと、第一小臼歯4本の便宜抜去を伴う矯正治療を行ったと仮定した、上下第一小臼歯を欠いた歯列を有するモデルとを用いて、両モデル間で、クレンチング時に顎関節に加わる負荷を予測した結果を比較した。その結果上下第一小臼歯を欠いた歯列のモデルをのほうが、前歯から第二大臼歯までの全ての歯を有する歯列のモデルより8.5%顎関節にかかる負荷が大きいことが予測できた。この顎関節負荷の上昇は、側頭筋前部の筋活動を30%減少させることで防ぐことができた。
第三に、クレンチング時の上下歯の咬合面間距離を高精度でマッピングする方法を考案した。これには第一に黒色のシリコン印象財を用い、それぞれ50,70、90,110、130,150ミクロンの厚みを有するシリコンのサンプルを同様にスキャニングして画像を得、シリコンの厚みとグレースケールとの関係を決定しておく.第二に咬合を印記したのち、シリコンをスキャニングして画像のグレースケールから咬合面間距離をマッピングする。これらの資料はモデルへ入力する重要な情報を提供する。
第四に、咀噛時においても構音時においても、対数化した下顎運動軌跡の曲率と接線速度の間には強い相関関係が有ることが分かった。これらの関係において決定された係数は、正常な下顎運動を定量的に示すものであり、顎運動の数理モデルに入力できる重要な情報であることが分かった。

Research Products

• [Publications] Montero E.del C, Yashiro K, Takada K.: "Inverse Kinematic Modeling for Simulation of Initial Tooth Displacement Responding to Orthodontic Forces"Proceeding of the 25th Annual International Conference of IEEE Engineering of Medicine and Bilogy Society. 2738-2741 (2003)
• [Publications] Yashiro K, Takada K: "Effects of premolar extraction on temporomadibular joint loads simulated by dynamic human jaw model"Proceeding of the IEEE EMBS Asian-Pacific Conference on Biomedical Engineering, IEEE Engineering of Medicine and Bilogy Society. 4.11.2 (2003)
• [Publications] Yasuda Y, Yashiro K, Takagi M, Takada K: "Digital mapping of inter-occlusal distance during biting by image processing of the occlusal registration"Proceeding of the IEEE EMBS Asian-Pacific Conference on Biomedical Engineering, IEEE Engineering of Medicine and Bilogy Society. 6.3.2 (2003)
• [Publications] Yashiro K, Takagi M, Takada K: "Kinematic analysis of power-law relationship between jaw movement velocity and curvature"Proceeding of the IEEE EMBS Asian-Pacific Conference on Biomedical Engineering, IEEE Engineering of Medicine and Bilogy Society. 6.3.4 (2003)
• [Publications] Yashiro K, Nakamura T, Mizumori T, Yatani H, Takada K: "Coupling between curvature and velocity of jaw movement during speech"Proceeding of the 43rd Annual Conference of Japanese Society for Medical and Biological Engineering. (印刷中). (2004)