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。
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することを目指す。
本年度の研究成果として、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を設計・試作を行った。出力は光ファイバによりOCTディテクタへ導出される。次に、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、性能向上を行い、改良型プローブならびにスキャナ本体の試作を行った。さらに、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った。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を採得し、既存の口腔内スキャナと比較検討を行い、臨床的有用性についての確認を行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度当初の研究実施計画通りに、研究が進捗しているため。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究の推進方策としては、現在までおおむね順調に研究が進展していることより、本年度には当初研究計画の通り、下記の通り、研究を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、改良型プローブならびにスキャナ本体を試作する。
2. 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。
3. 患者ボランティア（5名）を対象に臨床研究を実施する。支台歯形成後、臨床実機を用いたデータ採得を行い、安全性を評価するとともに、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し、有効性検証のための基礎データを得る。