下顎骨前上方回転が気道に与える影響の流体力学的解析：睡眠時無呼吸の新規治療戦略

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K19261
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 喜田 壮馬 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 非常勤講師 (40822515)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 外科的矯正治療 / 上顎移動術 / 上下顎移動術 / 呼吸機能 / CFD

Outline of Annual Research Achievements

【目的】近年、顎矯正術による顎骨の移動に伴う上気道形態の三次元的な変化のみならず、鼻呼吸機能の変化について着目されている。特に上顎骨後上方移動が呼吸・睡眠動態に与える影響は大きいと考えられるが、形態的評価は多いものの機能的評価は不十分である。そこで、上顎骨後上方移動を伴う顎矯正術が鼻呼吸機能に与える影響を機能的に明らかにし、治療計画に反映させることを目的に、計算流体力学を用いて解析を行った。
【試料および方法】上顎骨後上方移動を施行した患者（n=3）において術前（T0）および術後1年（T1）の2時点でCTを撮影し、DICOMデータから画像処理ソフトウェア（Mimics）およびメッシュ作製ソフトウェア（ICEM CFD）を用いて、計算格子を付与した3Dモデルを作製した。また、T1モデルよりさらに上顎骨を後上方移動させた場合を想定し、PNS付近を狭窄させた3Dモデル（PNS狭窄モデル）を各5モデルずつ同様に作製した。流体解析ソフトウェア（Fluent）にて大気圧下気温20℃での安静時吸気を想定したシミュレーションを行い、ポスト処理ソフトウェア（CFD Post）で圧力損失（ΔP）について検討した。
【結果および考察】上気道におけるΔPは、T1モデルで減少していた。そこで上気道を鼻腔と咽頭に2分割してそれぞれのΔPを算出し、上気道全体のΔPと比較したところ、咽頭のΔPの減少によるものであった。また、T1モデルとPNS狭窄モデルでは、ΔPに違いは見られなかった。咽頭の狭窄率を算出し、ΔPとの関係性を検討した。
【結論】上顎骨後上方移動術をシミュレーションしたモデルにおいて、上顎骨後上方移動は上気道の圧力損失にはほとんど影響を与えないことが示唆された。また、望ましい気道形状に関しても流体力学的観点から知見が得られた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

解析内容のまとめ方に苦慮しており、論文修正を行っているが近日中に完成予定である。

Strategy for Future Research Activity

関係機関、教授等と相談し、論文記載内容を固めていく。

Causes of Carryover

研究を延長するにあたり、流体解析ソフトウェア使用料を翌年へ移行したため。