2018 Fiscal Year Research-status Report
Study on precision of the orthognathic surgery with the three-dimensional intraoral scanner and X-ray computed tomography
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17K11920
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| Research Institution | Tokyo Dental College |
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Principal Investigator |
高木 多加志 東京歯科大学, 歯学部, 准教授 (90192145)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神尾 崇 東京歯科大学, 歯学部, 講師 (70433951)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 顎変形症 / 三次元シミュレーション / 口腔内スキャナ / 三次元カメラ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
顎変形症の治療は、W.R.Proffit の提唱した頭部Ｘ線規格写真によるCephalometric predictionがスタンダードである。さらに、X線CTより三次元再構築した顎顔面骨格の硬組織分析やVirtual osteotomy, Guided surgeryなどに加えて、歯列の三次元情報や顔面軟組織を含めた形態予測が可能なシステムも開発されている。しかし、手術予測と結果の検証が正確に行われているわけではなく、科学的な根拠に乏しいというのも現実である。
本研究では、顎変形症の評価と治療計画に手術支援三次元シミュレーションシステムPROPLAN CMF®（マテリアライズ・ジャパン）を使用し、三次元カメラ画像（Vectra 3D）および口腔内デジタルスキャナ（Trophy 3DI）による歯列データを統合した顎変形症の三次元的診断、治療計画及び精度について検討した。
今年度は、最終咬合位置の決定に矯正医より指示された石膏模型の唇頬側面を口腔内スキャナでとりこみ、virtual model上で一括自動重ね合わせを行ってデジタルで決定した。
三次元シミュレーションと実手術の誤差については、術後の三次元画像をsp-Guageで重ねあわせによる検討を行い、臨床的にも上顎骨・下顎骨の位置再現性（平均誤差0.3mm程度）に問題はなかった。また、顔貌3D画像を統合することで、手術前の患者説明にも有効であった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Ｘ線CTデータ（DICOM）をPROPLAN CMFへ取り込み、頭蓋顎顔面及び上顎・下顎の三次元再構成を行なった。口腔内に金属歯冠補綴物が多く装着されている患者では、金属アーチファクトが非常に多く発現しソフトウエアの除去機能を用いても臼歯部の咬合関係が不明瞭であった。そのため、三次元セファロ分析（仮称）においても計測点や基準平面の設定精度が単純X線を用いたセファロ分析より著しく低下して信頼性がなくなることが判明した。
歯列や咬合状態をより高精度に三次元デジタル化するために、口腔内スキャナ Trophy 3DI systemで取り込んだSTLデータを PROPLAN CMF へ取り込み、X線CTによる骨格の三次元画像と合成することで精密な歯牙情報を有した三次元virtual modelが可能となり、石膏模型と同レベルでの咬合状態の把握が可能となった。さらに、このvirtual modelによる三次元シミュレーションと顎骨移動の簡便な方法（Step osteotomyと計測ジグによる術中の骨切り位置の再現）を利用して三次元計測により計画位置へ上顎骨の位置づけを行う方法によって、三次元シミュレーションと実手術の誤差について、sp-Guageによる三次元的誤差の検討を3症例で行い、平均誤差0.3mm程度と臨床的にも上顎骨の位置再現性は問題がない精度の手術が可能であることがわかった。顔面軟組織の予測精度については、上顎骨の移動量がわずかであったことから下顎骨ほどに予測を精度が高くないことが判明した。
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| Strategy for Future Research Activity |
X線CTと口腔内スキャナからの三次元画像によって高精度のVirtual modelの作製と軟組織形態の抽出が可能となった。しかし、三次元手術シミュレーションに合わせた上顎骨の位置付けがstep osteotomyとguideによってある程度可能となったが、上顎骨・下顎骨の最終咬合時を決定するには、従来の模型によるスプリントを作製する手法が必要となった。
今後の研究は、手術シミュレーションによる上顎骨の位置再現に骨切り後の実物大実体臓器モデル（三次元実体モデル）のパーツを作製することで、手術シミュレーションによって移動する上顎骨の位置を手術中に再現する方法を検討する。さらに、下顎の位置を決定する際にも最終咬合位置に噛ませた石膏模型を口腔内スキャナで採取して、上顎骨歯列および移動する下顎体・下顎歯列とマッチングすることで、下顎の最終咬合位置を再現し、三次元プリンターによってバイトスプリント作製する。
顎骨の位置を決定することに関しての課題は、下顎の位置が影響されない上顎位置の決定、下顎の位置決め方法（最終咬合位置のソフトウエアで決定する方法）を確立して、三次元プリンタによるサージカルガイドやスプリントによって全てをVirtual modelで行えることである。
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| Causes of Carryover |
口腔内スキャナを使用する際に、患者の口唇を圧排するオプトラゲートが使い捨てのため、研究最終年度に追加購入するために残金を次年度へ繰り越す。
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