2015 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
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26462960
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| Research Institution | Tsurumi University |
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Principal Investigator |
平井 真也 鶴見大学, 歯学部, 助教 (20339815)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 咬合接触解析システム / ３次元有限要素法 / 力学的シミュレーション / 有限要素解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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．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．
27年度は，透過法を用いた咬合接触部位とT-scanシステムにより取得した咬合力分布を検討した．咬合接触部位は，咬合器上で，咬頭嵌合位を記録した咬合採得材の透過光撮影画像を用いて，咬合力分布は，T-scanを上下歯列間に挟み咬合器に荷重を負荷することで取得した．この2つの咬合接触記録のデータを統合して，システムの全体的な統合精度の検証を行った．T-scanの信号値と荷重値の関係式より，各歯に生じる咬合力の算出が可能となった．画像の位置合わせには，左右方向と前後方向に歯列形態の凸凹により生じるセンサーシートの歪みと，撤去後の弾性回復の影響が見られたが，検証の結果，統合精度は0.36±0.25mmであった．
この結果より，この統合システムにより咬合接触部位に生じる咬合力が算出可能であり，有限要素解析に用いる咬合要素を患者ごとに再現可能になった．またT-scanは経時的な記録ができる装置であるため，今後，顎運動時の動的な咬合接触も含めた応力解析も可能と考える．
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| 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．
27年度は，透過法を原理とした咬合接触装置の開発および咬合接触評価のための基準を作成し，シリコーン印象材を用いた咬合接触の定量化できるシステムを構築した．
システムは，咬合記録体の写真画像を取得する咬合接触装置と，その写真画像から印象材の厚さおよび咬合接触面積を求める基準からなされている．写真画像の輝度値から印象材の厚さの算出に必要となるキャリブレーションカーブは，最薄部の厚さ0～100μmで作製した10 mmの半球体試料を咬合接触計測装置にて撮影し，試料の厚さと輝度値の関係から算出される近似式とした．また，ピクセルサイズを測定することで，ピクセル数から咬合接触面積の換算を可能とした．また，キャリブレーションカーブを用いて検出した接触面積の妥当性について理論値と比較して検証した．この結果，本システムにより，一定の条件下で異なる咬合採得材を用いた咬合記録体を勘弁に撮影でき，咬合接触の定量評価が可能となった．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに，基準の一定の条件下で咬合採得材を用いた咬合記録体を簡便に撮影でき，咬合接触の定量評価が可能となった．現在，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試行的に行っている．一定の条件下では安定しつつあるが，異なる咬合採得材では検証が必要である．安定した条件が固まり次第，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．
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| Causes of Carryover |
当初の計画では，評価システムの基準の構築が初年度で終えている予定であったが，検証に時間を要して次年度の計画が遅れてしまっている．したがって，学会等での成果報告が遅れてしまい，旅費などが請求できなかった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
報告等は，前年度の成果をまとめて，次年度に行う予定である．それに伴い，旅費等も次年度に持ち越して使用する予定である．
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Research Products
(1 results)
