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2019 年度 実施状況報告書

超小型内視鏡の双眼化による根管・歯根表層構造のデジタル三次元化手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K17053
研究機関九州歯科大学

研究代表者

藤元 政考  九州歯科大学, 歯学部, 助教 (80806547)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード歯科 / 根管 / 内視鏡
研究実績の概要

歯科用顕微鏡やコーンビームCT(CBCT)が導入された現在の歯科医療においても盲目的治療とならざるを得ない治療対象がある。最も遭遇する例として歯内治療 時の根管内深部や歯周ポケット深部があり、歯科用顕微鏡やコーンビームCTを用いても根尖部の破折や側枝といった微細構造は確認できない。現在、歯科用内視 鏡も複数存在するがその解像能は低く臨床使用に耐えない。また観察できたとしても微細構造の位置を三次元的に把握することは不可能である。本研究では、観 察対象を異なる角度から撮影した2種類の内視鏡画像の視差を利用することで観察対象の形状を計測しライブで三次元的なデジタル立体構造を再現する双眼の超 小型内視鏡システムを開発することを目的としている。
今年度は前年度検討した材料を元にシステムの試作を行った。内視鏡の画像伝送のためにイメージファイバを使用した。先端には屈折率分布型レンズという円筒形のレンズを紫外線硬化型接着剤にてファイバ端面に接着した。試作に当たってファイバとレンズの光軸を合わせるのが困難であり製作上の課題となった。ファイバとレンズの複合部品は1つのパイプ内に複数の管腔構造をもつパイプを使用して製作を考えている。1本あたりのパイプ内径が非常に細いため加工に高い精度を要する。また、構成要素同士の接着の際に、接着剤の厚みが大きくなる分内視鏡全体の直径が大きくならざるを得ないことも現状の課題となっている。今後は接着剤の厚みを減少させ根管内への挿入が容易となるようなプローブの開発を目指す。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

前年度にシステムの大まかな構成を検討し、その材料の選定を行った。双眼内視鏡の画像取得にはイメージファイバを使用し、その端面に描出された画像をイメージセンサーに入射させる。イメージファイバ単体ではセンサー上に適切な大きさの像を結ばないためファイバ端面とセンサー間に使用するレンズについても検討を行った。イメージファイバの観察対象側もファイバ単体の端面では観察対象の画像を取得できないため、プローブ先端には屈折率分布型レンズという円筒形レンズが必要である。
今年度は主にハードウェア面の製作に主眼を置いて、上記の材料を元にシステムの試作を行った。内視鏡の画像伝送のためにイメージファイバを使用し、先端には屈折率分布型レンズという円筒形のレンズを紫外線硬化型接着剤にてファイバ端面に接着した。試作に当たってファイバとレンズの光軸を合わせるのが困難であり製作上の課題となっている。ファイバとレンズの複合部品はハニカムパイプという、1つのパイプ内に複数の管腔構造をもつパイプを使用して製作を考えている。1つのパイプの内径は0.3 mm程度と非常に細く製作が非常に難しい。接着工程では、接着剤の厚みが大きくなる分内視鏡全体の直径が大きくならざるを得ないことも現状の課題となっている。今後は接着剤の厚みを減少させ根管内への挿入が容易となるようなプローブの開発を目指す。
以上のハードウェア面で一定の進捗がありおおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

令和2年度はこれまでに明らかになった内視鏡製作にあたっての問題点の解決を図る。具体的にはファイバと屈折率分布型レンズの光軸合わせと接着剤の厚みの減少を目指す。これらを達成し双眼内視鏡の製作を行う。完成した内視鏡では2つのセンサーで画像を取得しその視差を利用するためキャリブレーション用画像を取得する。その後、取得した画像を用いて現在同時進行で開発している画像処理アルゴリズムを適用し根管の三次元像構築を行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

令和元年度の物品購入の際の端数が生じ、止むを得ず残額が発生した。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Endoscopic system based on intraoral camera and image processing.2019

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto M, Okuda M, Yoshii S, Ikezawa S, Ueda T, Tassery H, Cuisinier F, Kitamura C
    • 雑誌名

      IEEE Transaction on Biomedical Engineering

      巻: 66 ページ: 1026-1033

    • DOI

      10.1109/TBME.2018.2866273

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 歯科用内視鏡プローブ内部の照明光伝播効率向上の検討2019

    • 著者名/発表者名
      藤元政考、吉居慎二、北村知昭
    • 学会等名
      第79回九州歯科学会総会・学術大会
  • [学会発表] 高解像度イメージファイバと内部照明光伝播機構を備えた歯科用内視鏡プローブの試作2019

    • 著者名/発表者名
      藤元政考、吉居慎二、奥田正浩、池沢 聡、植田敏嗣、西野宇信、永吉雅人、北村知昭
    • 学会等名
      日本歯科保存学会第150回春季学術大会
  • [備考] 九州歯科大学口腔保存治療学分野ホームページ

    • URL

      http://derd.jp/index.html

  • [産業財産権] 口腔内カメラ用光学アタッチメント及び口腔内画像撮像システム2019

    • 発明者名
      北村知昭、奥田正浩、藤元政考
    • 権利者名
      北村知昭、奥田正浩、藤元政考
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      第6593785号

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公開日: 2021-01-27  

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