Optical Simulation of Tooth with Multiscale Modeling

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K11781
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 木林 博之 大阪大学, 歯学研究科, 招へい教員 (80796011)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 隆志 大手前短期大学, ライフデザイン総合学科, 教授 (20198211) ; 若林 一道 大阪大学, 歯学部附属病院, 助教 (50432547) ; 矢谷 博文 大阪大学, 歯学研究科, 教授 (80174530) ; 酒井 英樹 大阪市立大学, 大学院生活科学研究科, 准教授 (90277830)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 審美歯冠修復 / 光学シミュレーション / セラミックス / レジン

Outline of Annual Research Achievements

歯冠補綴装置に照射された光線が内部でどのような経路をたどっているのかを解析するため、切縁部と歯頸部の光線経路のシミュレーションを行った。
切縁部の光線経路解析には、光学解析ソフトウェア（LightTools 8.5.0、CYBERNET) を用いて, クラウンおよび支台歯のCADモデルに二ケイ酸リチウムガラスセラミックス（Rosetta）、 ハイブリッドレジン（HC）, コア用レジン（DC）, およびチタン（Ti）の光学特性データを入力した. そして、切縁部の中央 3 mm × 3 mm の範囲を光線照射目標領域に設定し、1,000 本の光線を目標領域に照射した際の受光面への光線の到達経路をシミュレーション解析した。次いで、歯頸部の光線経路解析を行うため、歯頸部の中央 3 mm × 3 mmの範囲を光線照射目標領域に設定した。クラウンおよび支台歯のCADモデル全体を囲むように半径 25 mmの球状の光線経路受光面を設定し、1,000 本の光線を目標領域に照射した際に、どのような経路で受光面へ到達するかをシミュレーション解析した。
その結果、切縁部に照射した光が口蓋側へ透過する光線経路は、Rosetta製クラウンでは、口蓋側へ透過する光線経路が多く認められたのに対し、HC製クラウンでは、内部で拡散した後に口蓋側へ透過する光線経路が多く認められた。Ti製支台歯では、DC製支台歯と比較し、基底結節部とクラウン内面で反射を繰り返し、口蓋側の受光面へ到達する光線経路が多く認められた。歯頸部に照射した光の光線経路は、DC製支台歯では、支台歯内部で光線が拡散し、様々な方向に光線が射出されていた。一方、Ti製支台歯では、支台歯内部での拡散はなく、主に前方に光線が反射していた。
本結果より、実際には観察が困難な審美歯冠補綴装置内部の光線経路を光学シミュレーション技術で解析することができた。