反射型光プレチスモグラフィを用いた歯髄活性度診断システムの構築

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K04188
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 横山 梨香 東北大学, 工学研究科, 技術一般職員 (80722173)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松浦 祐司 東北大学, 医工学研究科, 教授 (10241530) ; 柿野 聡子 東京医科歯科大学, 歯学部附属病院, 講師 (30516307) ; 木野 彩子 東北大学, 医工学研究科, 学術研究員 (30536082)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 歯髄脈波

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，市販の脈波検出用ICチップを歯牙の表面に装着して検出される，拡散反射光から歯 髄の活性度診断を行う光電脈波法（光プレチスモグラフィ）システムの構築を最終的な目的としている．これを実現するために，歯髄からの光電脈波を精密に測定可能なシステムを構築し，得られた脈 波から算出される加速度脈，および同時に測定した心電図との時間差から得られる脈波伝播時間 （PTT）を利用して，より正確な歯髄脈波分析を行おうとするものである． 従来用いられていた透過光を検出する手法では，組織の厚い臼歯からの脈波検出は困難であった．そこで，AD変換を搭載されたICチップを用いることで光学脈波が測定できないかと考え，本年度はシステムの構築を行った．
使用したチップは光学脈波センサIC（ローム社, BH1790GLC，サイズ2.8 mm角）であり，このチップを歯の表面に装着することによって脈波検出を試みた．装着方法として，マウスピースの中にチップを埋め込み実験を行ったが実際測定したい歯への照射ズレが生じた．そこで歯科用ワックスで歯型を取りICチップを埋め込むことで安定した測定が行えることができた．しかし，測定された信号には，脈動が生じており安定した測定が困難であった．脈動は身体の呼吸や体動から生じる信号であるため，センサの信号出力に５Hz程度のHPF回路を入れることにより脈動を抑えることに成功した．
また，LED照射電流値を5　mA～10 mAに変化して測定を行い，歯髄脈波と同時に指尖脈波の計測を行った．臼歯で観測された信号は指尖脈波と同じ周波数で変動し，フーリエ解析を行ったところ1 Hz付近にピークを観測できたことから困難とされていた臼歯の歯髄脈波の測定に成功した．

Current Status of Research Progress

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

Reason

初年度は精密脈波測定を可能にする測定システムの開発を計画していた．光電脈波法で測定して得られた容積脈波からは， 動脈系の内圧や，血管状態などあらゆる情報が含まれており，波形を詳細に解析すれば動脈系の特性を判断することができる．今までのセンサはサンプリング周波数が不足しており大事な情報を得ることが困難とされていたが，サンプリング周波数の高いセンサへの改良，および体動変動を抑える回路の製作を行うことにより，より精度の高い測定を行うことが可能となった．よっておおむね順調に進展しているといえる．

Strategy for Future Research Activity

死活歯における脈波測定の中で正確な歯髄脈波検出がされていないことが明らかとなった．そのため検出された歯髄脈波から歯肉の影響を正確に把握することで正しい診断へと導くことができる．そこで，取得された歯髄脈波を2回微分した加速度脈波を，歯牙，指尖，および歯肉から取得する．歯肉と歯髄では数μの血管の太さの違いがあるため，加速度脈波の違いがみられると予想される．分析には複数の脈波を平均化したモデルを基準として，各波の強度を算出する方法や，波形スペクトル全体を用いた多変量解析により，歯牙と歯肉の脈波を分別する方法などを試みる．また，心電，歯肉，歯髄脈波の同時計測を行うことにより脈の伝搬時間の遅れを評価することにより，歯肉と歯髄の違いを検出しより正確な診断を行う予定である．

Causes of Carryover

歯髄測定に必要なLEDが年度内に入手困難だったため、来年度の予算に合わせて即時購入する予定である。