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 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024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

まず、頭蓋骨および下顎骨のCTデータを再構築して立体画像としたうえで、ヘッドマウントディスプレイ（HoloLens2 Development Edition）に表示することが可能なことを確認した。次に、CT値を変更することにより様々な解剖学的構造を表示できるように変化させ、異なるCT値で表示させた血管や筋肉などの様々な解剖学的構造を、頭蓋骨や下顎骨の立体画像上に重ね合わせたモデルを製作し、この画像をHoloLens2 Development Editionを用いてホログラム化した。続いてこのホログラム化した立体画像を自身の前に浮いているように表示できることを確認した。現在は、触れた部位（神経ならびに血管および頭蓋骨など）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させ、体験型三次元解剖学習モデルを構築中である。この体験型三次元解剖学習モデルを教育システムで活用することにより教育効果の向上をはかることを検討している
。併せて、ヘッドマウントディスプレイ上の画像と同じ画像を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しながら共に学習することを可能とする。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る。

現在までの達成度

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

ホログラム化した立体画像に触れた部位（神経ならびに血管および頭蓋骨など）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させるような体験型三次元解剖学習モデルを構築中である。この体験型三次元解剖学習モデルを教育システムで活用することにより教育効果の向上をはかることを検討している。
併せて、ヘッドマウントディスプレイ上の画像と同じ画像を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しながら共に学習することを可能とする。
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。

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