高速波長掃引面発光レーザを搭載した口腔内OCTスキャナの開発

• Project/Area Number: 18H02988
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57050:Prosthodontics-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐々木 啓一 東北大学, 歯学研究科, 教授 (30178644)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小山 二三夫 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30178397) ; 金高 弘恭 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (50292222) ; 依田 信裕 東北大学, 大学病院, 講師 (20451601)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000); Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2019: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2018: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
• Keywords: 口腔内スキャナ / OCT / 波長掃引面発光レーザ / 歯科 / デジタルデンティストリー / 光干渉断層法 / MEMS

Outline of Annual Research Achievements

デジタルデンティストリーの更なる発展には、測定精度の向上、歯肉縁下マージン部の記録を可能とする口腔内スキャナのブレークスルーが必要である。本研究では、MEMS（micro electro mechanical systems）アクチュエータを集積した高速波長スキャンを可能とする波長掃引面発光レーザを光源とし、高速スキャン用MEMSビームスキャナを口腔内プローブに搭載した波長掃引型光干渉断層法（Swept source Optical Coherence Tomography: SS-OCT）口腔内スキャナを開発・社会実装することを目的とする。
そこで本研究では、臨床応用上必要とされる生物学的、歯科補綴学的、光工学的要件を医工連携研究から探求、試作スキャナの開発を段階的に進めるとともに、生物学的安全性、有効性の検証を行い、社会実装へのトランスレーショナル研究、産学連携での機器開発へ繋ぐ非臨床POC（Proof of Concept）を研究期間内に獲得できるように研究を遂行する。
当該年度の研究実績として、現有の波長掃引面発光レーザをOCT光源として用い、新鮮ブタ顎骨の歯・歯肉縁部を被験体として、掃引電圧、掃引速度、波長掃引幅等の光工学的パラメータ、歯肉の厚み・浸出液等の生物学的パラメータおよび得られる信号強度・分解能等の関連をサーベイした。この結果から口腔内スキャナとして求められる光工学的要件を検討した。さらに、波長掃引面発光レーザの出力ファイバとMEMSによる高速スキャンセンサを搭載した実験用プローブの設計・試作を行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

年初の研究計画の通りに、研究が進展していることから、（２）おおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究の推進方策として、2019年度には当初研究計画の通り、下記項目について実施する予定である。
1．実験用プローブによるex Vivoでの実験、光工学的実験を継続し、性能向上に資する。
2．上記をフィードバックし、改良型プローブならびにスキャナ本体を試作する。
3．試作機を用い、ブタ顎骨でのex Vivo実験において性能評価を行う。この際、試験的支台歯形成を行い、シリコーン印象材による精密印象、既存の口腔内スキャナと比較検討を行う。これらデータは、光工学的設計にフィードバックするとともに、本装置の有効性の指標とする。
4．ラットを用いたin Vivo生体安全性評価（歯肉の炎症所見等）を行う。