2018 Fiscal Year Research-status Report
超小型内視鏡の双眼化による根管・歯根表層構造のデジタル三次元化手法の開発
| Project/Area Number |
18K17053
|
|---|
| Research Institution | Kyushu Dental College |
|---|
Principal Investigator |
藤元 政考 九州歯科大学, 歯学部, 助教 (80806547)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 保存治療系歯学 / 歯内治療 / 根管 / 内視鏡 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
歯科用顕微鏡やコーンビームCT（CBCT）が導入された現在の歯科医療においても盲目的治療とならざるを得ない治療対象がある。最も遭遇する例として歯内治療時の根管内深部や歯周ポケット深部があり、歯科用顕微鏡やコーンビームCTを用いても根尖部の破折や側枝といった微細構造は確認できない。現在、歯科用内視鏡も複数存在するがその解像能は低く臨床使用に耐えない。また観察できたとしても微細構造の位置を三次元的に把握することは不可能である。本研究では、観察対象を異なる角度から撮影した２種類の内視鏡画像の視差を利用することで観察対象の形状を計測しライブで三次元的なデジタル立体構造を再現する双眼の超小型内視鏡システムを開発することを目的としている。
今年度はシステムの大まかな構成を検討し、その材料の選定を行った。双眼内視鏡の画像取得にはイメージファイバを使用し、その端面に描出された画像をセンサーに入射させる。イメージファイバ単体ではセンサー上に適切な大きさの像を結ばないためファイバ端面とセンサー間に使用するレンズについても検討を行った。また、イメージファイバの観察対象側もファイバ単体の端面では観察対象の画像を取得できないため、プローブ先端には屈折率分布型レンズが必要である。これらに加え内視鏡は根管や歯周ポケットといった狭い領域で使用するため、暗視野下での使用が主になる。そのため、内視鏡の光源を確保するための照明光伝搬機構についても検討を行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
まず、ハードウェア面の成果として、今年度はシステムの大まかな構成を検討し、その材料の選定を行っている。双眼内視鏡の画像取得にはイメージファイバを使用し、その端面に描出された画像をセンサーに入射させる。イメージファイバ単体ではセンサー上に適切な大きさの像を結ばないためファイバ端面とセンサー間に使用するレンズについても検討を行った。また、イメージファイバの観察対象側もファイバ単体の端面では観察対象の画像を取得できないため、プローブ先端には屈折率分布型レンズが必要である。これらに加え内視鏡は根管や歯周ポケットといった狭い領域で使用するため、暗視野下での使用が主になる。そのため、内視鏡の光源を確保するための照明光伝搬機構についても検討を行った。必要となる材料の選定は終了しており、これらの材料を組み合わせて試作システムを今年度（令和１年度）から作製を開始する。
また、上記のハードウェア面も重要であるが２枚の画像を組み合わせ、その視差によって３次元化する。そのため、双眼内視鏡の作製にはソフトウェア面も検討する必要がある。平成30年度に、画像処理とそのためのアルゴリズム作成を行うためのソフトウェアである演算処理ソフトのMATLABや、そのツールボックスのひとつであるSignal Processing Toolboxも購入し試作プログラムを作成している。
以上のハードウェア面、ソフトウェア面で一定の進捗がありおおむね順調に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は２個の全く同じ仕様のイメージファイバ、屈折率分布型レンズを用いて双眼システムの実際の組み上げを行う。令和１年度内には２本の画像取得プローブを作製し、複数の管腔構造を持つパイプ内に配置する。この時に２本の画像取得プローブはパイプ内での位置がほとんど差が無いように配置しなければならない。また、イメージファイバと屈折率分布型レンズは紫外線により硬化する光学接着剤を使用するが、接着剤の被膜厚さもマイクロメートル単位で同程度にする必要があると考えられる。そのためには非常に精度の高い加工が必要となり、その具体的な加工手法が今後の課題として予想される。
こういった実際のシステムの組み上げをしつつ、試行錯誤を繰り返し適切なハードウェアの製作を行うことが令和１年度の主な取り組み内容となる。加えて、令和２年度は令和１年度で製作したシステムを用いて２枚の画像取得を行い、その視差を利用した画像処理アルゴリズム作成する予定である。
|
