2014 Fiscal Year Research-status Report
個体別力学的シミュレーションに基づいた補綴装置の設計最適化システムの構築
| Project/Area Number |
26462960
|
|---|
| Research Institution | Tsurumi University |
|---|
Principal Investigator |
平井 真也 鶴見大学, 歯学部, 助教 (20339815)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 匠 鶴見大学, 歯学部, 教授 (20267537)
佐々木 圭太 鶴見大学, 歯学部, 助教 (60582343)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 咬合接触評価システム / 有限要素解析 / 個体別力学的解析 / ３次元モデル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
臨床における補綴装置の設計は，残存組織の形態や患者の年齢などを考慮にいれて行われており，術者の経験や技術によって大きく左右される．特に，補綴物の装着後は咀嚼や噛みしめなどの外的荷重が補綴装置そのものだけでなく，残存の歯根や顎骨に対しても影響を与える．このような応力状態を考慮に入れて補綴装置を設計することは非常に困難であり，高度な知識と技術が要求される．医療の均質化が求められている現在，客観的な力学的解析を行い，その結果に基づいた補綴装置の信頼性設計を行うことは有意義であると考えられる．
近年，有限要素解析を用いた力学的解析の研究において，補綴装置のさまざまなパターンを作成し，コンピューター上で最適な形状を提案する研究が行われている．例えば，メタルコアのポスト部の長さや太さを変えて複数パターン作成し，咬合力をかけることで，どのパターンが最もポスト部と歯根における応力集中を回避できるかシミュレーションし，最適なポスト部形状を提案している．しかし，これらの多くの研究は一般的なモデルを対象としており，患者個人を対象としていないのが現状である．医療において，まったく同じ症例は存在しないため，補綴装置の信頼性設計を行うためには個体別の力学的シミュレーションが必要となる．そこで，本研究で高精度な咬合接触解析システムを開発し，個体別の力学的シミュレーションを可能とすることで患者ひとりひとりに優しい補綴装置の設計最適化システムを構築する．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
まず，咬合接触評価システムの構築にあたり，咬合採得材の厚みおよび接触面積を評価するための基準が必要となる．
１．基準の作成 咬合採得材を撮影し，画像から咬合接触部の厚さと面積を定量化するため，まずはシステムの基準を作成する．a）厚さ：校正基準として，規定された大きさの球の陰型を作製する．開発した計測装置によりその陰型を撮影し，グレースケール変換と二値化処理を行うことで，輝度値を厚さに変換する式を算出する．b）接触面積：一定の間隔の格子パターンを計測することで，面積算出のための基準を作成する．
２．咬合接触評価ソフトウェアの開発 咬合接触評価システムを力学的シミュレーションに応用するためには，咬合採得材を計測した後，自動的に咬合の情報を数値化し，また視覚的にも表示させることが不可欠である．そこで，咬合接触を評価できるソフトウェアを開発する．まずは，作成した基準を組み込み，画像の情報から咬合接触の情報への変換を自動化する．現在，市販されている数種類の咬合採得材を選択し，球を圧接し得られた陰型から接触部位の厚さを，上記の方法で算出している．並行して，接触面積についても同じ咬合採得材を用いて算出を行い，それぞれ基準となり得る設定条件を試みている．この段階で，幾つかの条件を試行的に行っており，遂行できていない部分があり，やや計画通りに進んでいない．
|
| Strategy for Future Research Activity |
現在，行っている咬合採得材の選定および基準となる厚みおよび接触面積の設定条件が固まり次第，咬合接触を評価するソフトウェアの開発を行う．作成した基準をソフトに組み込み，撮影した咬合採得材の画像を自動的に咬合接触の情報へ変換できるようにする．次に，算出された咬合データを，３次元有限要素解析の設定に利用できるように歯列の３次元モデルに咬合接触のデータの統合を行う．
その後，咬合接触評価システムの妥当性の検証をするために，本システムで算出した咬合接触と，他の方法で算出した咬合接触との比較を行う．他の方法を具体的に挙げると，ブラックシリコン法や感圧シートを用いた方法などがある．これにより，他の方法との相違がわかるため，この情報をフィードバックすることで，より妥当性の高い評価システムの構築を行う．
|
| Causes of Carryover |
26年度は，咬合接触評価システムの構築にあたり，咬合採得材の厚みおよび接触面積を評価するための基準を設定している段階である．
現在，市販されている数種類の咬合採得材を選択し，球を圧接し得られた陰型から接触部位の厚さを，グレースケール変換と二値化処理を行うことで，輝度値を厚さに変換する式で算出している．並行して，接触面積についても同じ咬合採得材を用いて算出を行い，それぞれ基準となり得る設定条件を試みている．しかし，安定しうる基準の設定が決まらず，計画が遂行できていない．そのため，購入予定の品目の購入時期が遅れてしまっている．
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今後，研究を進めていき，遅れている購入品目およびその他の周辺機器を購入し，ソフトの開発および咬合データと歯列の3次元モデルとの咬合接触のデータの統合を行っていく．
|
