頭蓋顎顔面先天異常における治療結果の立体的予測法の開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K11933
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 須佐美 隆史 東京大学, 医学部附属病院, 病院診療医(出向) (80179184)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大久保 和美 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (10396715) ; 岡安 麻里 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (10610941) ; 内野 夏子 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (30569637) ; 井口 隆人 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (80587775) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 唇顎口蓋裂 / 顔面形態 / 相同モデル化 / 平均立体像 / 3Dプリント / 三次元平均顔面形態 / 先天性疾患 / 三次元モデル

Outline of Annual Research Achievements

目的：頭蓋顔面の先天異常では疾患特有の顎顔面形態が見られるが，変形が大きいことから一般的な顎顔面形態分析方法を適用しにくい。一方で，形態の特徴を3次元的なイメージとして捉えることが重要である。しかし個人情報となるため特定の患者の骨格モデルを別の患者への説明や教育に用いることが困難となってきている。そこで今回われわれは，平均顎顔面形態の３Dモデルを作成することとした。
資料：資料は右側唇顎口蓋裂患者，男性2名のヘリカルCTとし，検討時期は顎裂部腸骨移植前T1（年齢8歳11か月-9歳2か月：平均9歳0か月），成長終了後T2（年齢16歳10か月-18 歳4か月：平均17歳7か月）の2時点とした。
方法：ポリゴンメッシュ体を患者形態データにフィッティングして「同一点数・同一位相幾何構造・解剖学的対応」である多面体形式（ポリゴン）で再表現する相同モデリング（Homologous Modeling）の手法を用いた。硬・軟組織顔面形態の原型となるジェネリックデータ（ポリゴンデータ）を片側唇顎口蓋裂患者2名の形態に変形（フィッティング）させ，各個人の硬・軟組織顔面形態を相同モデル化した。それらを平均化することで，T1時の平均像，T２時の平均像を作成した。得られたT1，T2それぞれの平均顎顔面形態を3Dプリンターにて3Dモデルとして造形した。
問題と改善：疾患の先天異常の特徴を表すための適切な基準点設定が必要となる。データ変換が煩雑であるため，自動的にデータ変換を行うシステムが必要であると思われる。今回は右側唇顎口蓋裂患者を用いたが，頭蓋骨癒合症や第一第二鰓弓症候群への応用も可能である。
結論：ヘリカル CTデータを元に作成した唇顎口蓋裂患者の平均硬・軟組織顎顔面形態3Dモデルは，患者への説明および教育に有用となると思われた。基準点の設定を工夫し他の疾患に応用することも可能である。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

上記研究研究実績の概要どおり、研究を進めた。その成果を2019/11/20wed-11/22fri，長崎県長崎ブリックホール，長崎新聞文化ホールにて開催された，第78回日本矯正歯科学会学術大会にて「唇顎口蓋裂患者における平均顎顔面形態3Dモデル作成法の開発」というtitleでposter発表をした。現在、論文にまとめているところである。ジェネリックデータ（元となるポリゴンデータ）に対する基準点の決定法がわかりにくいため、より詳細なジェネリックデータを作成しなおしているところである。それにより、その後の過程をやり直さなくてはならず、論文完成までには至っていない。

Strategy for Future Research Activity

上記現在までの進捗状況で示したどおり、ジェネリックデータ（元となるポリゴンデータ）自体を作り直しているところである。その後の過程をやり直す必要がある。今後、個人データをポリゴン化し、そのデータをもとに幼少期、成長終了後それぞれの時点での平均化をし直す。さらに３Dプリンターにて立体鋳造をし直す。これら修正したデータをもとに論文を作成する予定である。

Causes of Carryover

研究の進捗状況により、研究期間が延長したため。