2011 Fiscal Year Annual Research Report
汎用のＧＰＧＰＵやハプティクスを利用した先端歯科オペレーションシステムの構築
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22360109
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| Research Institution | Osaka Electro-Communication University |
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Principal Investigator |
登尾 啓史 大阪電気通信大学, 総合情報学部, 教授 (10198616)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大西 克彦 大阪電気通信大学, 総合情報学部, 准教授 (20359855)
小枝 正直 大阪電気通信大学, 総合情報学部, 准教授 (10411232)
山口 哲 大阪大学, 歯学研究科(研究院), 助教 (30397773)
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| Keywords | GPGPU / 複合現実感 / シミュレータ / 歯科理工 / オンデマンド / 歯科教育 / 並列処理 / Zバッファ |
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| Research Abstract |
本年度は、まず、すべての剛組織（エナメル質や象牙質など）をCTスキャナ装置で撮影し、それらをSTLフォーマット（三角面多面体）に変換した。そして、その STLフォーマット（三角面多面体）をGPGPUの並列処理機能およびZバッファ機能を利用して処理し、デンタルバーと歯のめり込み領域を並列で高速に計算した。次に、それらのめり込み領域を利用して、高速な歯の切削を実現した。さらに、エナメル質、象牙質など毎にめり込み体積を求め、それらと衝突時の速度をフォークトモデルで処理し、衝突力や切削領域を決定した。
次に、2台の商用ハプティクス（各々、力3自由度の体感可能）を接続利用し、デンタルタービンを歯科CTスキャナでキャプチャーし、その実形状をラピッドプロトタイピングで成形し、それをそれら2台の商用ハプティクスの間に配置し、本当の治療行為と同様な操作性が得られる歯科オペレーションシステムを試作した。このとき、2台の商用ハプティクスの座標系を多数の位置を正確に指定できるボックスを利用して、それらを正確にキャリブレーションした。
最後に、3次元ステレオ映像を医師の膝元へ鏡面反射させて、医師が患者を実際に診療するのと同じ姿勢で各種の歯科施術ができるようにした。このとき、視体積を用いて、実際の歯と仮想の歯の映像を合致させるようにキャリブレーションした。最後に、医師が薬指を治療しているのとは別の歯に置いて、それを支点として施術するいわゆるレストを実際の歯列で取りながら、仮想の歯を削ることができるようにもした。これより、現実に即した各種の歯科施術の練習が可能になった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
切削が容易なデジタル硬組織（歯など）を、マーチングキューブズ法により可視化していた。このとき、GPGPUの並列処理機能を用いても、その処理がリアルタイム（ビデオレート以内にデジタルデータをSTL多面体に変換し終わること）ができなかった。これにより、直接STL多面体を切削することにより、変形したSTL多面体を何の負荷もなく直接描画できるよう、現在プログラムを改変中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
いわゆるレスト（医師が薬指を治療しているのとは別の歯に置いてそれを支点として施術すること）のリアリティを高めるため、実世界の歯列と仮想世界の歯列の高精度の合致が必要である。そのため、実世界と仮想世界の座標系のキャリブレーションを正確に行わなければならない。そのため、現在、高精度の計測システムの導入を検討している。
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Research Products
(10 results)
