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歯科矯正治療は、現在のところ医師の経験に基づき長期に亘り試行錯誤的に行わざるを得ない。本研究では、この様な問題点を克服し定量的かつ効率的な治療を実現するために、矯正治療の各段階に対応させ、治療計画・歯牙移動予測・治療評価を定量的に行い得る歯科矯正用治療支援システムの開発を行い、以下の成果を得た。
(1)歯列形状データを三次元的に移動し、医師が計算機ディスプレイ上で予測歯列模型を作成できる治療計画支援システムを開発した。本システムは、歯列石膏模型の分解再構成で作成していた煩雑な従来法に代わり、はるかに簡便で、かつ移動すべき各歯の三次元移動量を数値として把握できるなど、治療計画の強力な手段となり得ることが実証された。
(2)矯正スプリングの有限要素解析を行い、bend角などスプリング形状の各種設定条件の相互依存性を定量化できる見通しを得た。
(3)矯正スプリング、歯、歯根膜、歯槽骨から成る力系の三次元モデルを作成し、有限要素法による応力解析と歯牙移動の実測データから、歯根部応力と歯槽骨吸収量の関係を解析できる新手法を考案した。本法による解析の結果、応力と歯槽骨吸収量はよい相関を示し、歯牙移動メカニズムの基本量のひとつである歯槽骨吸収速度は4μm/g・mm2・dayという結果を得た。
(4)上下顎の歯列形状を測定し、計算機上で歯列咬合を模擬し、咬合時の歯の接触部位と上下歯列間の距離分布を算出表示できる咬合評価システムを開発した。矯正治療患者において、初診時、保定時、治療終了時と次第に接触面積が増加する過程を実測するなど、本法が治療効果の客観的判定基準となり得ることを確認できた。
以上より、治療計画・歯牙移動予測・治療評価に関する歯科矯正用治療支援システムを実現するための基礎を確立することができた。
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