2019 Fiscal Year Research-status Report

超音波顕微鏡のメカニズムを応用した、歯科疾患の科学的診断方法の確立

Research Project

Project/Area Number	19K19064
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	長沼由泰東北大学, 大学病院, 医員 (90800996)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	超音波顕微鏡 / 音響インピーダンス / う蝕 / 診断
Outline of Annual Research Achievements	昨年度は超音波顕微鏡によるう蝕の診断を主に実験（観察）を行った。観察方法は計画書に記載していた通り音響インピーダンスによる測定である。計画書時点でC3（歯髄までう蝕が達している歯）は観察可能であったが、今回それよりもう蝕範囲の小さいC2（象牙質に達するう蝕）・C1についても超音波顕微鏡像において観察可能であった。また、要観察歯とされているCOについても画像上でう蝕にり患していない健全歯についても超音波顕微鏡上で観察可能であった。また、計画書にも記載した既存の測定方法である「硬さ試験機を用いた硬さ測定（ヌープ硬さによる評価）」と「元素分析（CaとPに着目した評価）」を行った。硬さ測定と元素分析については、う蝕部分と健全部分で差異が見られ、音響インピーダンスによる超音波顕微鏡像と比較したところ、C２以上では音響インピーダンス-ヌープ硬さ、音響インピーダンス-Ca/P比において有意に相関があることが認められた。音響インピーダンスという組織弾性率すなわち弾性域における硬さがヌープ硬さという塑性域での硬さと相関が得られたということは得られた新規性のある知見であると考えているため、現在本内容について論文による発表を行うために現在執筆中である。また、CO,C1のようにう蝕の程度が小さいものに関しては、超音波顕微鏡像では健全部分と差異が認められたが既存の測定方法による測定では健全部分と差が見られない部分が認められ、したがって、既存の測定方法よりも超音波顕微鏡による撮像の方が正確な測定が可能であることが示唆された。加えて、倫理委員会より当初承諾を得ていた期間が終了したため、歯周疾患への応用にも言及した上で東北大学歯学部倫理委員会に申請を行い承認を得た状態である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 先述のように、CO,C1のようにう蝕の程度が小さいものに関しては、超音波顕微鏡像では健全部分と差異が認められたが既存の測定方法による測定では健全部分と差が見られない部分が認められた。そのため、超音波顕微鏡により得られた像が整合性のある結果であるということを評価する方法を模索する必要がでた。また、計画書に示した通り、う蝕・歯周疾患の診断装置を作成するに当たり診断対象が修復や補綴処置がされている歯を対象にすることを考える必要がある。音響インピーダンスは硬さを測定の基準/指標にしているために歯質と物理的物性を近づけて開発された材料等と比較して、健全歯質・う蝕部分と差が出ることが示されることが必要となる。そのため、本項目については歯科材料について独立した評価を行った後に、歯質を対象にした超音波顕微鏡による観察・測定を行うべきと考えた。上記理由より、進行現状をやや遅れているとしたものである。
Strategy for Future Research Activity	上述の進捗状況においても述べたように、既存の測定方法では検出できない部分について、超音波顕微鏡による測定が整合性があると示すための証明方法を模索すると共に、歯牙に用いられることの多い歯科材料について、歯牙との差異が有意に示されるかどうかを評価・測定する必要が生じたため本項目については、追加で歯科材料に特化させた評価を行った後に、修復・充填された歯牙への観察・評価を行うため当初予定より1ステップ追加して実験を行う。昨年度はう蝕の評価に比重をおいて実験を行ったが、本年度は倫理委員会にも認められたため歯周疾患の評価についても実験比重を置いて行う予定である。歯石については「歯質」・「縁上歯石」・「縁下歯石間」で硬さに差異が出ることが予想され、また元素構成も異なるため有意な相関が得られると予見している。また、超音波顕微鏡の振動子-対象物の媒介を現在現在水で行っているが、口腔内に使用することを想定しているため、人工唾液を媒介に使用して再評価することを考えている。その際、人工唾液を用いた観察による報告はまだ存在していない為、再評価後によって出てきた結果についても、それ単独で報告することを考えている。その結果をもとに、歯科診断に特化させた超音波顕微鏡を基盤とする装置の土台を作りたいと考えている
Causes of Carryover	当初購入予定であった超音波顕微鏡装置本体が当初の購入予定見積もりから大幅に値上がりしていたために購入がかなわなかったため、他研究室にある既設のもので研究を進めていた。しかし、診断装置開発の基盤となるポータブルでの超音波顕微鏡については既設の物はなく、かつ本年度頭に予算内で購入が可能であることが判明したため、本年度早期に購入を計画しているため、本年度繰り越した金額をそのままポータブル超音波顕微鏡に使用予定である。また、消耗品である振動子についても使用金属など物価の高騰に伴って当初予定の金額（一昨年度までの金額）から150％の価格帯に値上がりしたため、そちらの消耗品への使用を行う予定である。