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シミュレーションロボットを製作して嚥下運動を再現し、運動のシミュレーションを通じて障害の仕組みを明らかにするのが本研究の目的である。昨年度までに舌運動の解析とロボット上での再現が完了しているので、今年度は舌骨と喉頭蓋の動作解析とロボットでの再現を行った。
1.舌骨と喉頭蓋の動作解析
舌骨に対する喉頭蓋の動きを明らかにするために、舌骨の重心を原点として、舌骨の長手方向をX軸とする直交座標を設けた。その結果、喉頭蓋の舌根部分は舌骨と平行に18mm移動し、先端は平行移動と回転移動の組み合わせであり、最大で舌骨と平行に10mm、鉛直方向に30mm移動することがわかった。
2.ロボット上での舌骨と喉頭蓋の再現
喉頭蓋は形状が非常にわかりづらいため、Sagittal断面のCT画像から下図左に示す3Dモデルを作成し、モデルを基に自由樹脂で製作した。前後方向移動はスライドレールを、回転方向移動は蝶番を用いて、共にMcKibben型アクチュエータでワイヤを引いて再現した。
3.全体構成
ロボットは、ステンレスパイプのフレームに下顎骨とMcKibben型アクチュエータを固定して、ワイヤを引いてロボットを作動させる仕組みである。
4.舌骨と喉頭蓋機構の再現性の検討
開発したロボットの軌跡とX線透視画像から得られた舌骨と喉頭蓋の軌跡を比較した。舌骨の前後2点の軌跡を下図に示す。喉頭蓋の根元と先端の軌跡をFig.17に示す。舌骨における軌跡の誤差は最大で9mmであった。喉頭蓋の最大誤差は、根元は8mm、先端は15mmであった。
5.今後の課題
4次元MRIとX線透視画像から、嚥下に関わる主な器官の動きを数値的に解析し、その結果に基づいて、舌骨と喉頭蓋をロボットで再現した。今後は軟口蓋と咽頭壁の運動解析と再現を行い、全体を構築して一連の嚥下運動再現を目指している。
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