顎矯正手術後の睡眠呼吸障害を考慮した新しい数値流体解析を用いた治療計画の確立

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K11260
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 大村 進 横浜市立大学, 附属市民総合医療センター, 准教授 (50145687)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩井 俊憲 横浜市立大学, 附属病院, 助教 (00468191)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 顎変形症 / 呼吸 / 顎矯正手術 / 流体解析

Outline of Annual Research Achievements

閉塞型睡眠時無呼吸症候群や顎変形症の治療効果は気道の形態学的検討は数多くなされているが，機能的検討はほとんど行われていない．本邦の顎変形症患者の多くは下顎前突症であり，顎矯正手術では下顎を後方に移動させる必要がある．これまでの顎骨を移動させる治療計画は良好な咬合状態と顔貌形態を考慮してきたが，下顎後退術による医原性の睡眠時呼吸障害が生じるリスクは検討されてこなかったため，本研究では，顎変形症患者の顎骨移動による呼吸に及ぼす影響を流体解析によるairflowシミュレーションを行うことで機能的に評価し，気道の形態と呼吸機能の関連について検討することで，睡眠呼吸障害のリスクを考慮した新しい治療計画を立案する．
各患者のCTのaxial画像のDICOMデータを3次元画像処理ソフトウェア（Mimics）にインポートし，関心領域（マスク，選択領域）として骨と気道を抽出（セグメンテーション）し，ボリュームレンダリングすることで，それぞれの3次元モデルを構築した．次に，構築した3次元モデルの気道表面性状は粗く正確な流体解析を行うには表面を平滑にする必要があるため，作製した形状データを3-maticで平滑化（スムーシング）．メッシュ化した後，ファイルをアウトプットすることで流体解析の前準備を終え，流体解析用ソフトウェア（ANSYS FLUENT）にデータをインポートし，単純条件下にて流体解析を行い，airflowシミュレーションを行った．最適なシミュレーションを行うために至適メッシュ数は確定したため，複数のモデルでのシミュレーションを行ってきた．

Current Status of Research Progress

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

Reason

顎変形症患者の顎骨移動による呼吸に及ぼす影響を流体解析によるairflowシミュレーションを行うことで機能的に評価し，気道の形態と呼吸機能の関連について検討してきた．至適メッシュや条件を確定できたため，複数のモデルでシミュレーションが行えているため．

Strategy for Future Research Activity

シミュレーションを術式別に症例を蓄積していく．

Causes of Carryover

参加予定学会に参加できなかったこと，および購入予定のソフトウェアの発売が延期になったため．

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度に新しいソフトウェアなどを購入し，さらに精度の高いシミュレーションを行う予定である．