Development of a simulation system for endodontic treatment using 3D printer

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K11555
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 後藤 康治 九州大学, 歯学研究院, 准助教 (00170473)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前田 英史 九州大学, 歯学研究院, 教授 (10284514) ; 友清 淳 九州大学, 大学病院, 講師 (20507777)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 3Dプリンター / シミュレーションシステム / 歯内治療 / 熱溶解積層方式

Outline of Annual Research Achievements

最終年度に実施した研究の成果
CADソフトで咬合面形態と根管系を付与した模擬天然歯3D画像データから、FDM方式の3Dプリンターで3Dモデルを造形後、マイクロカッターで各方向に切断し造形された形態の分析を行った。FDM方式の3Dプリンターでは空間の天井相当部分の造形にサポート材を使用するが、根管系は閉鎖空間でサポート材の除去ができないためサポート材を使用しない設定で造形した。根尖から歯軸方向への造形では天蓋部分の造形が困難となり、隣接面あるいは頬側面・舌側面から歯軸に垂直方向への造形では最後に造形された根管口周囲の形態が不鮮明となった。咬合面、天蓋および根管口を含む髄床底の造形は歯内治療のシミュレーションに必須であるため、造形を開始する面および造形方向を症例ごとに工夫する必要があることが明らかとなった。再根管治療のように天蓋がすでに除去されている症例でファイル操作のシミュレーションを行う場合は、3D画像データの根管形態に修正を加える必要がある。
研究期間全体を通じて実施した研究の成果
難治性根尖性歯周炎の診断に用いられるCBCT検査で得られた3D画像データから、低価格化が進み診療室内で容易に使用可能なFDM方式の3Dプリンターで造形した3Dモデルが、実用性の高い歯内治療シミュレーションシステムとしてどこまで活用可能かを評価した。今回造形した3Dモデルでは微細な根管系の再現が非常に困難であることが明らかとなり、特に、狭窄した彎曲根管の再現は全く不可能であった。造形ができた根管系において切削感を評価したところ、造形に使用したABS樹脂あるいはPLA樹脂のどちらも天然歯とは異なっていたが、市販の根管模型との差は許容範囲であることが判明した。CBCT検査を行った症例で3Dモデルを造形し歯内治療シミュレーションを行うことで、より精緻な治療が実践可能であることが示唆された。