2020 Fiscal Year Research-status Report
デジタルデータを利用した即時下顎再建法に関する研究
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20K18610
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| Research Institution | Meikai University |
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Principal Investigator |
勅使河原 大輔 明海大学, 歯学部, 講師 (70779016)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 下顎骨再建 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
下顎骨区域切除および硬性再建後の義歯装着患者を対象とする。グミゼリーを用いたグルコース溶出量計測による咀嚼能力検査（グルコセンサーGS-Ⅱ、ジーシー），感圧フィルムを用いた咬合力分析（デンタルプレスケールⅡ）による機能評価を行った。術後検査の必要上、撮影されたCT画像から下顎骨部分のDICOMデータを抽出する。データ変換ソフト（Volume Extractor、 アイプランツ・システムズ）にて、下顎骨のポリゴンモデルを作成し，歯科用３Dスキャナー（CS3600、 Trophy Solution）を用いて歯列および義歯形態のポリゴンモデルを作成した。取得した下顎骨モデル、歯列モデルおよび義歯モデルをリバースエンジニアリングソフトウェア（Mimics Base、マテリアライズジャパン）上で重ね合わせ、義歯装着時の再建顎堤と義歯の装着時の位置関係を再現し、デジタル画像解析による形態分析を行った。形態分析の指標としては，咬合平面を基準とした投影面において、再建顎堤の部位および範囲，義歯床と顎堤の重なる領域を支持領域（Supporting area of denture plate）、支持領域上の歯数を機能歯歯数（Number of functional teeth）として用いた。研究初年度にあたる2020年度はデータ収集・解析に必要な機器等を揃えることができ，研究実施計画を検証，修正により実験手法が確立できたと考えられる。硬性再建後の下顎骨形態と術後に装着した可撤性有床義歯の重ね合わせにより，再建顎堤形態に装着し得る義歯（床縁）形態が明らかになりつつある。一方で，義歯床粘膜面と接する皮弁（軟組織）は，ドナーとなる組織や個人差による容量の違いも大きく，通常の顎堤粘膜と比較し，被圧変位量がかなり大きいことから義歯の挙動に影響を及ぼし，機能への影響が生じていると考えられた。
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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
2020年度はデータ収集・解析に必要な機器等を揃えることができ，研究実施計画を検証，修正により実験手法が確立できたと考えられる。硬性再建後の下顎骨形態と術後に装着した可撤性有床義歯の重ね合わせにより，再建顎堤形態に装着し得る義歯（床縁）形態が明らかになりつつある。一方で，義歯床粘膜面と接する皮弁（軟組織）は，ドナーとなる組織や個人差による容量の違いも大きく，通常の顎堤粘膜と比較し，被圧変位量がかなり大きいことから義歯の挙動に影響を及ぼし，機能への影響が生じていると考えられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降，研究実施計画に基づき，下顎骨硬性再建に対する有床義歯を用いた口腔リハビリテーションのデジタル手法の標準化を目的とて，患者の術前後の形態データとの比較によるシミュレーション精度の検証を行う予定である。初年度に行った再建顎と装着義歯の機能および形態評価，硬性再建後の下顎骨形態と術後に装着した可撤性有床義歯の重ね合わせにより，再建顎堤形態に装着し得る義歯（床縁）形態が明らかになりつつある。一方で，義歯床粘膜面と接する皮弁（軟組織）は，ドナーとなる組織や個人差による容量の違いも大きく，通常の顎堤粘膜と比較し，被圧変位量がかなり大きいことから義歯の挙動に影響を及ぼし，機能への影響が生じていると考えられた。そこで，義歯の挙動，荷重下における義歯の挙動の解析を行うにあたり，3Dモデルデータを用いた有限要素法解析（FEA）による応力解析を新たな形態評価のパラメータとして導入することとした。（使用ソフトウェア：Mimics base FEA module, マテリアライズジャパン）
・再建顎堤（皮弁軟部組織）の容量を考慮した義歯の挙動
義歯および生体組織（骨および周囲軟組織）のそれぞれの構造を構成要素ごとの材料特性を付与した複合体としてFEAモデル（3Dソリッドモデル）を構築する（使用ソフトウェア：Mimics base, マテリアライズジャパン）。下顎骨モデルに対して義歯を装着，両者の界面条件は非固着とし義歯咬合面接触点への荷重下での義歯の挙動（最大変位量，支持歯槽骨領域への応力集中領域）を評価する。さらに，デジタルシミュレーションの標準化を目的とした術前後の形態（実態模型およびデータ）の比較によるシミュレーション精度の検証を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
申請当初，初年度に環境整備のため研究設備品として新規購入を予定していた汎用画像解析用ソフトウェア（Geomagic DesignX, 3Dsystems）に代わり申請者所属施設で保有していたソフトウェア（Mimics Base, Materialize Japan）のアップデート（ノードロックライセンス，解析用モジュールの追加）で予定していた解析が可能となり支出額の減額が生じた（2,500千円-960千円＝1,540千円）。
初年度の検証において，下顎骨モデルの作成に関わる現行の手法では，歯列モデルとの統合の必要性から積層型の汎用3Dプリンターを用いて下顎骨全体を出力する必要があり，各モデルの統合にはマニュアルでの操作が必要となり人的な誤差を生じ，検証精度への影響を及ぼす可能性が考えられた。そこで，これまでに使用していた人的誤差を抑える目的で，歯列および顎骨形態をより高精度に一体として成形することができる光硬化型３Dプリンター（Form3B，form labs）の導入を予定している。
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