2019 Fiscal Year Research-status Report
4次元咀嚼運動解析システムを用いた鼻呼吸障害を改善すべき適正時期の解明
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19K19260
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
阿部 泰典 東京医科歯科大学, 歯学部附属病院, 医員 (20822513)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 大脳皮質咀嚼野 / 咀嚼運動 / 咀嚼筋活動 / 鼻呼吸障害 / 成長期 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、鼻呼吸障害を有する子どもが増えており、成長期の鼻呼吸障害は顎顔面領域の形態形成や運動制御機能に影響を与え不正咬合を引き起こすとされている。成長期の鼻呼吸障害が長期化すると不正咬合は不可逆的なものとなるが、早期に解決すると正常な顎顔面形態の発育に近づくとする報告もあり、「鼻呼吸障害の早期改善の必要性および有効性」が示唆されている。本研究では従来の電気生理学的手法に光学式咀嚼運動計測と３次元CTを統合した解析システムを用いて、顎顔面の成長発育の形態面と機能面の両観点から「鼻呼吸障害を改善すべき適正時期の解明」を試みる。本研究の成果は、正常な成長発育の道筋からのズレを早期に診断し、適切な時期に適切な治療を提供する糸口となり、生涯にわたって豊かな食生活を提供しQOLの向上に寄与すると考えられる。
本年度は皮質内微小電気刺激法を用いて成長期ラットの大脳皮質咀嚼野を刺激し、任意のタイミングで誘発した咀嚼運動の記録システムの確立および解析手法の検討を行った。誘発した咀嚼運動は筋電図および光学式顎運動計測装置を用いて記録した。得られた筋電図は１）量的因子、２）時間的因子、３）周波数因子に分類し波形の解析を行った。次いで光学式咀嚼運動計測装置で記録した動画は咀嚼運動の速さや動きに特化した標点追跡アルゴリズムおよび咀嚼サイクル判別アルゴリズムを作成し下顎切歯の運動軌跡を抽出、解析した。これらの解析手法を組み合わせることでダイナミックな咀嚼運動を多角的に定量的評価が行えるようになった。以上の成果を踏まえ、現在は成長期ラットにおける大脳皮質咀嚼野および咀嚼運動の発達について検討を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
大脳皮質咀嚼野の電気刺激により咀嚼運動を誘発する手法は成熟期ラットにおいては様々な報告がなされているが、成長期ラットにおける報告はほとんどない。成長期ラットは成長とともに脳の体積および電気刺激に対する閾値が変化するため、大脳皮質咀嚼野の同定および咀嚼運動を誘発する最適な電気刺激の各種パラメーターの設定に時間を要した。筋電図の記録は保有する手技により順調に行えた。光学式咀嚼運動計測は小型な成長期ラットに最適化するための分解能の向上やアルゴリズムの調整に時間を要した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当該年度に確立した解析手法を用いて、成長期ラットにおける大脳皮質咀嚼野および咀嚼運動の発達および鼻呼吸障害がその発達に与える影響について検証を行う予定である。また、咀嚼運動の記録を行った成長期ラットの組織標本および頭蓋標本を用いて咀嚼運動制御機能の変化と形態変化の関連を比較検証を行う。本システムをより小型な低週齢のラットに応用できるよう分解能のさらなる向上やアルゴリズムの最適化を行う。ただし、2020年4月より新型コロナウイルス感染拡大防止のため研究活動が一部制限状態にあり、終息時期が不明な現段階で今後の研究活動の見通しは予測困難である。
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| Causes of Carryover |
光学式計測装置に必要なハードウェア・ソフトウェアの要件および仕様の決定に先立ち、既存システムの改修により精度向上やアルゴリズム最適化等の技術的課題の検証を行ったため、新システム導入に必要な経費を次年度に繰り越すこととなった。既存システムで得られたデータをもとに機種選定を行い今後新システムを導入する予定である。
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