2016 Fiscal Year Research-status Report
矯正治療期間短縮のための骨リモデリングを含めた長期的な歯の移動予測システムの構築
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15K20600
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
富永 淳也 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 助教 (30565362)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 骨リモデリング速度の定量化 / 高精度３次元変位測定システム / 有限要素法 / マイクロCT / 光学式３次元形状計測装置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、矯正歯科治療の最大の欠点である長い治療期間を短縮するために、治療結果を正確に推定することが可能な、骨改造現象（骨リモデリング）を考慮した長期的な歯の移動予測システムを構築することである。治療開始前に、どのような矯正治療メカニクスを用いれば、どういった結果となるかを正確に予測できれば、その目標に向かって最短で治療を終了することができる。つまり、本研究目的が達成されれば、EBMとして有効であり、通常は２～３年以上にも及ぶ矯正治療期間の大幅な短縮が期待できる。これにより、患者の精神的・経済的負担が軽減され、治療中のエナメル質脱灰や、う蝕・歯周病に罹患・進行するリスクも著しく低減される。ひいては、矯正治療の需要拡大にもつながり、今後増加するであろう成人矯正治療のニーズにも幅広く対応でき、高齢化社会における口腔保健に大きく寄与すると考える。
この目的を達成するため、研究計画では、まず、高精度３次元変位測定システムを用い、様々な大きさの力を加えた際の歯の初期変位動態を口腔内で実測し、有限要素法における初期変位解析の妥当性を検討し、次に、マイクロCTを用いたラットの実験から得られる、加えた力の大きさと歯の移動速度との相関関係から骨リモデリング速度を定量化する。この結果を、さらに有限要素法による解析に組み込み、骨リモデリングを考慮した長期的な歯の移動動態を解析していく。最終的には、これによって求められた解析結果の妥当性を、光学式３次元形状計測装置により得られる治療前後の歯の移動動態と比較検討し、治療結果を正確に推定できる長期的な歯の移動予測システムを構築することとした。このうち、マイクロCTを用いたラットの実験から骨リモデリング速度を定量化するところまでは現在進行中であるが、それを応用し、長期的な歯の移動予測システムを構築する過程にはまだ至っていない。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
まず、マイクロCTを用いたラットの実験から得られる、加えた力の大きさと歯の移動速度との相関関係から骨リモデリング速度を定量化する過程においては、ラットの歯は非常に小さいため、その有限要素モデルを構築する段階で、非常に時間を有し苦慮した。さらに実際には、歯根上の任意の点における応力値と、その点の移動量から骨リモデリング速度を定量化するという作業が必要で、無数にある歯根膜上の点からこれを求めることにおいても、また、その解析手法や複数の歯を用いた検証等に試行錯誤を繰り返さなくてはならず、この結果として、これを有限要素法による解析に組み込み、骨リモデリングを考慮した長期的な歯の移動動態の解析を行うには至っていない。最終的には、これによって求められた解析結果の妥当性を、光学式３次元形状計測装置により得られる治療前後の歯の移動動態と比較検討し、治療結果を正確に推定できる長期的な歯の移動予測システムを構築する予定であるが、まだまだ時間を要するものと思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの進捗状況に記載したように、マイクロCTを用いたラットの実験から骨リモデリング速度を定量化するところまでは現在進行中であるが、それを応用し、長期的な歯の移動予測システムを構築する過程にはまだ至っていない。また最終的には、これによって求められた解析結果の妥当性を、光学式３次元形状計測装置により得られる治療前後の歯の移動動態と比較検討し、治療結果を正確に推定できる長期的な歯の移動予測システムを構築する予定であるが、まだまだ時間を要するものと思われる。そのため、応募ファイルの計画通りに進まない時の対応と、効率的に研究を進めるための研究協力者からの支援の欄にも示しているが、代表者が2011年から2013年まで客員研究員として在籍していた、共同研究を展開中のドイツ・ボン大学と連携を取る必要があると考える。この大学の Oralmedizinische Technologie 講座は、OMSS（Orthodontische Mess- und Simulations-System）と呼ばれる、矯正治療時の様々な歯の移動動態の解析が可能なシステムを保有しており、これにより算出される結果と比較検討を行い、問題点を抽出していく予定である。
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| Causes of Carryover |
本研究の目的は、矯正歯科治療の最大の欠点である長い治療期間を短縮するために、治療結果を正確に推定することが可能な、骨リモデリングを考慮した長期的な歯の移動予測システムを構築することであるが、解析の過程において歯根の部位により異なるリモデリング速度である可能性が示唆されたため、歯槽骨の様々な部位について解析する必要性が生じ、その結果実験遂行に時間を要したため、補助事業期間の延長の必要性が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本研究を行うために必要な設備のうち、矯正治療中の歯列模型の３次元計測装置やラットのマイクロCTを撮影するための設備については当大学の動物実験施設に完備しているので必要はない。また、歯の初期変位動態の測定に使う際のシステムについても研究室内にあるが、それを行う際に使用する消耗部品等については必要となってくる。
有限要素解析を行う際のソフトウェアおよび、この解析を行うためのモデル作成に使用するソフトウェアについては継続して使用する必要があるためため、契約更新を行っていく必要がある。また、記憶装置・電子メディアについては有限要素解析を１回行うごとに１GB以上のデータが出力されることから必要となる。さらに、有限要素解析を行う際や生体測定法に関する技術・手法の情報収集が必要であること、研究成果の発表や報告のために使用する予定である。
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Research Products
(14 results)
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[Journal Article] Types of tooth movement, bodily or tipping, do not affect the displacement of the tooth’s center of resistance but do affect the alveolar bone resorption.2017
Author(s)
Kondo T, Hotokezaka H, Hamanaka R, Hashimoto M, Nakano-Tajima T, Arita K, Kurohama T, Ino A, Tominaga J, Yoshida N
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Journal Title
Angle Orthod
Volume: 87
Pages: 563-569
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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