3Dホログラム技術を活用した実習用ヒューマノイドの開発

• 研究課題/領域番号: 22K12807
• 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90110:生体医工学関連
• 研究機関: 鶴見大学
• 研究代表者: 米山 喜一 鶴見大学, 歯学部, 学内講師 (50230842)
• 研究分担者: 大久保 力廣 鶴見大学, 歯学部, 教授 (10223760) ; 鈴木 恭典 鶴見大学, 歯学部, 准教授 (70257335) ; 鈴木 銀河 鶴見大学, 歯学部, 助教 (70845726)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: ヒューマノイド / ヘッドマウントディスプレイ / ホログラム / ３Dホログラム / 3Dホログラム

研究開始時の研究の概要

歯科臨床教育において見学型臨床実習やマネキンを用いた実習が主流となり、歯科医療技術の低下が懸念される。
本研究では、教育効果の高い診療参加型臨床実習と同程度の実習を可能とする３Dホログラム技術とハプティクス技術を組み合わせることにより触感（皮膚感や温熱感）を付与した３Dホログラムヒューマノイドを製作する。
MR技術を用いてこの３Ｄヒューマノイドを臨床実習室に表示することにより、感染を考慮すること無い臨床教育システムを構築する。

研究実績の概要

教科書で学習した頭頚部の解剖学的構造を、3次元化した画像により立体的に学習する臨床前教育を行うため、初年度に導入したHoloLens2 Development Editionを用いてCTのDICOMデータを活用し、頭蓋骨・下顎骨ならびに周囲組織を３D画像へ変換後にホログラム化して作成した頭蓋骨の立体画像をヘッドマウントディスプレイに表示することが可能なことを確認した。
続いて、CT値を調整することにより血管を表示させることが可能となり、認識した太い血管の表示を変え、頭蓋骨データ上にスーパーインポーズすることにより、頭蓋骨と血管の三次元的位置関係を表示するシステムを製作し、血管および頭蓋骨の解剖学的名称ならびに起始・停止、神経支配などを順に表示することが可能となっている。
頭頚部の筋肉の表示も、咬筋と側頭筋の表示が可能となり、判別できた筋肉を組み合わせることにより、生体の重要な内部構造を可視化させることが可能となっている。
併せて、ヘッドマウントディスプレイに表示された画像と同じ画像をプロジェクターを用いてスクリーンに表示することにより、複数人が同時に同一の３Dホログラムヒューマノイドを観察することが可能となった。
この表示した下顎骨および周囲組織である血管や神経組織を分割・組み合わせ表示が行えるシステムへと変換し、より詳細な三次元的解剖学的構造ならびに血管や神経の名称を表示させ学習するシステムへの転換を行う準備を行っている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

半導体の供給の問題により、システム構築に遅延が生じた。

今後の研究の推進方策

ヘッドマウントディスプレイを用いて空間に浮かんでいるように見える３Dホログラムと実際の治療室を重ね合わせ、治療室内に3Dホログラムヒューマノイドが存在するように表示させ、Mixed Reality（複合現実）技術を用いて診療参加型臨床実習と同様の実習形態を作る。
また、ヘッドマウントディスプレイ付属のSpeech to Text（音声テキスト変換ソフト）のテキストにより対話型の実習が行えるシステムへ改良する。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of denture adhesives on denture retention and occlusal forces in complete denture wearers: A multicenter, randomized controlled trial (2023)
  • 著者名/発表者名: Kurogi T, Murata, H., Yamaguchi, E., Kawai, Y., Suzuki, A., Koide, Y., Kimoto, S., Kondo, H., Nomura, T., Tsuboi, A., Hong, G., Ito, Y., Minakuchi, S., Ohwada, G., Sato, Y., Suzuki, T., Kimoto, K., Hoshi, N., Saita, M., Yoneyama, Y., Sato, Y., Morokuma, M., Nishi, Y., et.al
  • 雑誌名: Journal of Prosthodontic Research 巻: 67 号: 4 ページ: 548-555
  • DOI: 10.2186/jpr.JPR_D_22_00178
  • ISSN: 1883-1958, 1883-9207
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Clinical efficacy of mandibular complete dentures with a resilient liner: study protocol for a multicenter randomized controlled trial (2022)
  • 著者名/発表者名: Kimoto Katsuhiko、Kimoto Suguru、Hoshi Noriyuki、Sato Yusuke、Yoneyama Yoshikazu、Takebe Jun、Ichikawa Tetsuo、Murata Hiroshi、Nishimura Masahiro、Minakuchi Shunsuke、Kawai Yasuhiko
  • 雑誌名: Trials 巻: 23 号: 1 ページ: 738-738
  • DOI: 10.1186/s13063-022-06657-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [図書] アドバンスドデンチャーテクニック (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保 力廣
  • 総ページ数: 184
  • 出版者: ヒョーロン・パブリッシャーズ
  • ISBN: 4864320756