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気道流体解析を用いた睡眠時無呼吸症患者の効率的な顎骨移動に関する検討と病態解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K10294
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分57060:外科系歯学関連
研究機関日本大学

研究代表者

外木 守雄  日本大学, 歯学部, 教授 (50217519)

研究分担者 篠塚 啓二  日本大学, 歯学部, 助教 (30431745)
佐藤 貴子  日本大学, 歯学部, 講師 (40398863)
西久保 周一  日本大学, 歯学部, 講師 (40408357)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード数値流体力学 / 閉塞性睡眠時無呼吸症 / 上下顎前方移動術 / 数値流体力学シミュレーション / 気道変化 / 閉塞性睡眠時無呼吸障害 / 気道流体解析 / 顎変形症
研究開始時の研究の概要

本研究は、閉塞性睡眠時無呼吸障害(OSA)患者に対する顎矯正手術の適応基準の確立、顎骨の移動方向、移動距離に関する具体的な指針を示すことである。具体的には、顎矯正手術前後での上下顎骨の移動量および移動方向と上気道形態および容積を3DCT及び鼻腔通気度の実測値を用い、顎矯正手術による上気道形態の変化について流体力学的にシミュレーションにて評価・解析を行うことで、顎矯正手術が気道の拡大に及ぼす影響を把握する。
また、今後の手術の顎骨移動量決定に有用な汎用性のある判断材料を作成する。気道にかかる応力を解析することで、OSAの病態の解明の検討が行えることを目指すものである。

研究成果の概要

閉塞性睡眠時無呼吸症患者において上下顎前方移動術は有用である。しかし,術式,移動方向と距離を決める際,従来の分析は形態学的分析が主体であり,生理学的機能は評価していない。本研究は顎骨の移動に伴う気道変化とその効果を,術前より予測することを目的に流体シミュレーションを行い,汎用性のある1次元モデルを考案した。流体シミュレーションは患者の実測値を流量に与えることで,より臨床に近い解析を行った。シミュレーションの結果は実測値と定性的に一致し,シミュレーションの有用性が確認された。また,本解析は術前に気道狭窄部位の確認や静圧の高い部位の確認ができ,手術の検討に有効な予測データを提供できると考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、閉塞性睡眠時無呼吸症患者に対する顎矯正手術の適応基準の確立、顎骨の移動方向、移動距離に関する具体的な指針を示すことである。具体的には、顎矯正手術前後での上下顎骨の移動量および移動方向と上気道形態および容積を3DCT及び鼻腔通気度の実測値を用い、顎矯正手術による上気道形態の変化について流体力学的にシミュレーションにて評価・解析を行うことで、顎矯正手術が気道の拡大に及ぼす影響を把握することを目的とした。本研究より得られた流体解析シミュレーションモデルは、気道閉塞が生じる可能性を警鐘することや,手術での移動量や方向の検討に有効な予測データを提供できる臨床応用の可能性が高いものと考えられる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (16件)

  • [雑誌論文] A preoperative predictive study of advantages of airway changes after maxillomandibular advancement surgery using computational fluid dynamics analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Yamagata K, Shinozuka K, Ogisawa S, Himejima A, Azaki H, Nishikubo S, Sato T, Suzuki M, Tanuma T, Tonogi M.
    • 雑誌名

      PLoS One.

      巻: 16 号: 8 August ページ: e0255973-e0255973

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0255973

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 上下顎前方移動および舌骨上筋群牽引術前後における数値流体力学解析を用いた上気道呼吸動態の変化2021

    • 著者名/発表者名
      山縣加夏子
    • 雑誌名

      日大歯学

      巻: 95

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 流体力学的手法を用いた上気道の呼吸動態の評価2021

    • 著者名/発表者名
      山縣加夏子,篠塚啓二,荻澤翔平,田沼唯士,外木守雄
    • 学会等名
      日本睡眠学会第46回定期学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 数値流体力学の鼻咽腔気流解析への応用2021

    • 著者名/発表者名
      田沼唯士,山縣加夏子,篠塚啓二,荻澤翔平,外木守雄
    • 学会等名
      日本睡眠学会第46回定期学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 数値流体力学解析による上下顎前方移動術が上気道故宮導体に与える影響について.2021

    • 著者名/発表者名
      山縣加夏子,篠塚啓二,青木淳也,荻澤翔平,西久保周一,佐藤貴子,鈴木雅明,田沼唯士,外木守雄
    • 学会等名
      日本睡眠学会第46回定期学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 数値流体シミュレーションを用いた上下顎前方移動および舌骨上筋群牽引術前後における上気道呼吸動態の変化について.2021

    • 著者名/発表者名
      山縣加夏子, 篠塚啓二, 草野明美, 荻澤翔平, 阿崎宏昭, 西久保周一,佐藤貴子,山田剛也, 田沼唯士, 外木守雄
    • 学会等名
      第75回日本口腔科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 閉塞性睡眠時無呼吸に対する上下顎前方移動術後の口腔容積に占める舌の比較検討2020

    • 著者名/発表者名
      荻澤翔平, 西久保周一, 阿崎宏昭, 山縣加夏子, 植木皓介, 草野明美, 篠塚啓二, 佐藤貴子, 外木守雄
    • 学会等名
      第19回日本睡眠歯科学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 顎矯正手術による顎骨移動と顎顔面形態が上気道抵抗に及ぼす影響について2020

    • 著者名/発表者名
      阿崎宏昭, 篠塚啓二, 山縣加夏子, 草野明美, 荻澤翔平, 青木淳也, 座間学, 大谷紗織, 山田剛也, 西久保周一, 佐藤貴子, 磯野史朗, 外木守雄
    • 学会等名
      第19回日本睡眠歯科学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 睡眠時無呼吸症患者における数値流体解析を用いたシミュレーションによる手術前後の気道変化について2020

    • 著者名/発表者名
      山縣加夏子, 篠塚啓二, 草野明美, 荻澤翔平, 佐藤貴子, 西久保周一, 山田剛也, 大木秀郎, 田沼唯士, 外木守雄
    • 学会等名
      第74回日本口腔科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 流体解析を用いたシミュレーションによる顎変形症患者の手術前後の気道動態の変化2019

    • 著者名/発表者名
      山縣 加夏子, 篠塚 啓二, 外木 守雄
    • 学会等名
      第71回日本大学歯学会総会・学術大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 顎骨の移動が上気道の生理学的抵抗の変化に及ぼす影響について2019

    • 著者名/発表者名
      阿崎 宏昭, 篠塚 啓二, 山縣 加夏子, 草野 明美, 中村 亮太, 青木 淳也, 柳川 圭一, 西久保 周一, 佐藤 貴子, 清水 治, 磯野 史朗, 外木 守雄
    • 学会等名
      第44回日本睡眠学会定期学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 流体解析を用いたシミュレーションによる睡眠時無呼吸症患者の手術前後の気道変化について2019

    • 著者名/発表者名
      山縣 加夏子, 篠塚 啓二, 荻澤 翔平, 中村 亮太, 西久保 周一, 佐藤 貴子, 鈴木 雅明, 田沼 唯士, 外木 守雄
    • 学会等名
      第44回日本睡眠学会定期学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] OSA数値流体力学解析up-todate 上下顎前方移動術における気道動態の変化(第2報) CFDによる術前効果予測の検討2019

    • 著者名/発表者名
      荻澤 翔平, 篠塚 啓二, 山縣 加夏子, 田沼 唯士, 外木 守雄
    • 学会等名
      第44回日本睡眠学会定期学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] OSA数値流体力学解析up-todate 上下顎前方移動術における気道動態の変化(第1報) 流体力学を用いたシミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      山縣 加夏子, 篠塚 啓二, 荻澤 翔平, 田沼 唯士, 外木 守雄
    • 学会等名
      第44回日本睡眠学会定期学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 手術による顎骨移動が上気道抵抗に及ぼす生理学的な検討2019

    • 著者名/発表者名
      阿崎 宏昭, 篠塚 啓二, 山縣 加夏子, 草野 明美, 中村 亮太, 青木 淳也, 西久保 周一, 佐藤 貴子, 磯野 史朗, 外木 守雄
    • 学会等名
      第18回日本睡眠歯科学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 顎矯正手術の上顎移動量・移動方向が上気道形態におよぼす影響について2019

    • 著者名/発表者名
      青木 淳也, 篠塚 啓二, 山縣 加夏子, 柳川 圭一, 中村 亮太, 佐藤 貴子, 姫嶋 皓大, 西久保 周一, 山田 剛也, 外木 守雄
    • 学会等名
      第18回日本睡眠歯科学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 上下顎前方移動術・オトガイ舌筋舌骨筋前方移動術が上気道形態および睡眠におよぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      中村 亮太, 佐藤 貴子, 姫嶋 皓大, 荻澤 翔平, 篠塚 啓二, 山田 剛也, 外木 守雄
    • 学会等名
      第29回日本顎変形症学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 顎矯正手術の術前後における気道形態の変化について2019

    • 著者名/発表者名
      青木 淳也, 篠塚 啓二, 山縣 加夏子, 中村 亮太, 草野 明美, 阿崎 宏昭, 西久保 周一, 佐藤 貴子, 清水 治, 外木 守雄
    • 学会等名
      第29回日本顎変形症学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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