新技術説明会　様式例

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れんますみい
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1 1 CBCT による 3 次元自動歯軸歯列の新規決定法新潟大学医学部保健学科教授坂本信平成 30 年 12 月 13 日

2 2 従来技術とその問題点歯軸 (Tooth Axis, Long Axis) 歯の長軸を示す最も基本的な歯の形態的基準軸決定方法は概念的な定義が多く, 歯軸の普遍的な定義は確立されていない歯軸 Long Axis and Axial Surface (Figure). The long axis of a tooth is an imaginary line that goes through the crown and root around which the substance of a tooth is most symmetrically distributed. Any surface of a tooth that is parallel to the long axis is called an axial surface (for example, mesial, distal, facial, or lingual surfaces). ( 歯頸部付近に重点を置き, 歯の中央部を縦に通る直線を歯軸とする

3 3 従来技術とその問題点歯軸 (Tooth Axis, Long Axis) 歯 1 本内の位置を何かで示したかった三次元的歯軸が一義的に決定される手法の確立歯科矯正治療歯冠修復の設計製作咬合診断歯根破折時の破折形態評価

4 従来技術とその問題点歯軸 (Tooth Axis, Long Axis) 臨床では一般的に二次元的歯軸が用いられている矯正治療頭部 X 線規格写真側方セファログラム ( 術前 ) 術前パノラマ X 線写真 4

5 従来技術とその問題点三次元自動歯軸の先行研究非接触式形状測定器により上顎中切歯の抜去歯表面形状データから主成分分析を用いて歯軸を求めた報告コーンビーム CT(CBCT) を用いて, 生体内のヒト歯 20 本について主成分分析法から歯軸を求めた報告 : その精度や特徴等については触れられていない 5

6 6 自動歯軸の提案 CBCT による三次元自動歯軸マイクロ CT,CBCT を利用して抜去歯の三次元モデルを構築し,4 種類の歯の三次元形状から主成分分析を用いて三次元的歯軸 (Principal Component analysis-axis: PC-A) を自動決定する手法を提案 CBCT 歯軸精度 : 0.51±0.22 ~ 0.97±0.58 CBCT 重心精度 : 0.16±0.10 mm ~ 0.40±0.19 mm 手動で歯軸を決定する際, 検者間誤差が大きくなりやすい二根の大臼歯や歯根が弯曲形状を有する歯においては PC- A は有用である手動歯軸自動歯軸坂本信, ほか, 臨床バイオメカニクス学会, Vol. 35, , 2014 坂本信, ほか, 臨床バイオメカニクス学会, Vol. 36, , 2015

7 7 生体内での自動歯軸の提案三次元自動歯軸と手動歯軸との相対誤差評価 PC-A 自動歯軸 T-A 手動歯軸 ER angle ER dist ER angle : 三次元空間上の相対角度誤差 ER dist : 重心から T-A との距離 Center of gravity

生体内での自動歯軸の提案自動歯軸と手動歯軸との差異歯種 ER angle [ ] ER dist [mm] Central incisor ( 中切歯 ) Lateral incisor ( 側切歯 ) Canine ( 犬歯 ) 2.6 ± 1.2 0.40 ± 0.20 1.6 ± 0.9 0.

8 生体内での自動歯軸の提案自動歯軸と手動歯軸との差異歯種 ER angle [ ] ER dist [mm] Central incisor ( 中切歯 ) Lateral incisor ( 側切歯 ) Canine ( 犬歯 ) 2.6 ± ± ± ± ± ± 0.32 犬歯においては, その歯冠や歯根部の形状から目視での手動歯軸の見極めがやや難しく, 自動歯軸の有用性が示唆される中切歯側切歯犬歯 Central incisor (31) Lateral incisor (32) Canine (33) 8

9 9 生体内での自動歯軸の提案ここまで我々が示してきた自動歯軸は, 個別の歯ごとに対するローカル座標系における三次元歯軸の表現に留まっていた口腔内での歯軸の絶対的三次元位置が定まらない

10 10 生体内での自動歯軸の提案自動歯軸の臨床応用等を考える際には, 上下顎骨の解剖学的特徴点から口腔空間内に座標原点を定めることによって口腔内全体を表す座標系, すなわち, ワールド ( グロ - バル ) 座標系を導入することが重要これにより歯列や歯軸の三次元絶対位置評価が可能となり, 歯列の特徴評価, 歯科矯正時の歯の三次元移動測定およびインプラントの手術前計画等に用いることができる

11 11 歯列 ( 歯列弓 ) 歯ならび (Teeth Alignment or Dental Arch) This adult patient struggled to fit his teeth together due to jaw misalignment. He benefitted from orthodontic treatment in conjunction with jaw surgery to provide a balance to his bite, smile and face.

12 12 歯列 ( 歯列弓 ) 被検者の口腔内模型をキャスティングにより作成し, その後に三次元レーザー測定機による方法 Dindaroğlu F, Duran GS, Aras I: Three-dimensional evaluation of morphologic tooth symmetry in various malocclusions. Am J Orthod Dentofacial Orthop 150: : 2016.

13 13 歯列 ( 歯列弓 ) 被検者の口腔内模型をキャスティングにより作成し, その後に三次元測定機のスタイラスにて歯の特徴点を接触して測定する方法 Braun S, Hnat WP, Fender DE, Legan HL: The form of the human dental arch. Angle Orthod 68: 29-36, 1998.

14 14 自動歯軸と歯列上下顎骨の特徴点からワールド座標系を構築前歯の歯軸と歯列の三次元絶対位置と角度を計算的に求める Typical axial image of conebeam computed tomography.

15 15 自動歯軸と歯列成人 6 名男性 4 名, 女性 2 名平均年齢 29 ± 7 歳解析対象中切歯 :4( 単根歯 ) 側切歯 :4( 単根歯 ) 犬歯 :4( 単根歯 ) 合計 :12 6 名 =72 本

16 16 自動歯軸と歯列口腔内ワールド座標系の構築上顎切歯管 ( 鼻口蓋神経が通る ) オトガイ孔中点から 2/3 の位置を原点 O として定義下顎骨の左右オトガイ孔 ( 神経, 動脈, 静脈が通る ) Z-axis Maxillary incisors tube X-axis O Y-axis Mental foramen

17 17 自動歯軸と歯列検者間の座標系構築精度平均誤差 :0.45 ± 0.20 mm 任意の 3 名の検者による座標構築の再現性は良い Z-axis Maxillary incisors tube X-axis O Y-axis Mental foramen

18 18 自動歯軸と歯列上顎歯の歯軸と歯列 (# 3) (a) (b) (a) Typical reconstruction models of maxillary tooth in X-Y plane. (b) Typical reconstruction models of maxillary tooth in X-Z plane.

Z [ mm ] 19 自動歯軸と歯列下顎歯の歯軸と歯列 (# 3) 0-5 -10-15 -20 33 32 31 41 42 43 COG PC-A

10 15 20 X [ mm ] (c) (d) (c) Typical reconstruction models of mandibular

19 Z [ mm ] 19 自動歯軸と歯列下顎歯の歯軸と歯列 (# 3) COG PC-A Quadratic function Cubic function Fourth-order function X [ mm ] (c) (d) (c) Typical reconstruction models of mandibular tooth in X-Y plane. (d) Typical reconstruction models of mandibular tooth in X-Z plane

Y [ mm ] 20 自動歯軸と歯列上顎歯の歯軸角度 20 15 10 5 23 22 21 11 12 a XY 13 COG

20 Y [ mm ] 20 自動歯軸と歯列上顎歯の歯軸角度 a XY 13 COG PC-A X [ mm ] axy > 0 axy > 0 axz > 0 axz > 0

21 21 自動歯軸と歯列 a XY [ ] a XZ [ ] 上顎歯の歯軸角度 #1 #2 #3 #4 #5 #6 Maxillary teeth #1 #2 #3 #4 #5 #6 Maxillary teeth

22 自動歯軸と歯列 a XY [ ] a XZ [ ] 下顎歯の歯軸角度 #1 #2 #3 #4 #5 #6 Mandibular teeth #1 #2 #3 #4 #5 #6 Mandibular teeth 22

Y [ mm ] Y [ mm ] Y [ mm ] Y [ mm ] 自動歯軸と歯列 20 15 10 全歯への適用 20 15 10 5 0-5 -10-15 COG Catemary Curve Quadratic function Cubic

-25-20 -15-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 X [ mm ] 20 15 10 5 0-5 -10-15 -20-25 -30-30-25-20-15-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 X [ mm ]

23 Y [ mm ] Y [ mm ] Y [ mm ] Y [ mm ] 自動歯軸と歯列全歯への適用 COG Catemary Curve Quadratic function Cubic function Fourth function COG Catemary Curve Quadratic function Cubic function Fourth function X [ mm ] X [ mm ] X [ mm ] X [ mm ] 23

24 24 想定される用途歯のメンテナンス, 歯科的マッピング, 歯科外科, 歯の修復, 歯列矯正, 歯周病, 咬合位置決め, 顎関節機能障害治療義歯, インプラント等直接目視できない部位の形状や歯の植立方向の把握どの方向で歯を削るか, インプラントを植立するかなどの術中でのリアルタイム表示噛みあわせを考え, その咬合力の歯への伝達という意味において, 最終的にその歯が最も長期間問題なく使えるようにするために, もっとも応力を効率よく分散できる歯軸 ( インプラントの設計も含む : 実はこのことが一番市場価値は大きい可能性あり ) に設定することや, そのようになるような修復物, 補綴物の設計に変更したりなどを行うことができるようになる

25 25 実用化に向けた課題現段階の本手法では, 歯根部と顎骨を CT 画像上で手動により分離しているために, 歯 1 本の三次元モデルを作成するために 20 分程度の労力が必要歯軸の決定は完全自動とは言えない段階歯根部と顎骨を自動分離する画像解析手法を開発中

26 26 企業への期待製品イメージ市場規模商品化のイメージ #1 CBCT や通常の CT のデータの解析ソフトウェアとして ( 単体 ) #2 CBCT 自体に組み込む形 ( 組み込み ) #3 他の解析ソフトウエアとの連携市場規模歯科領域のほぼ全領域, 耳鼻咽喉科領域など同市場は, 歯の障害の罹患率の上昇, 高齢者人口の増加, 審美歯科に対する需要の拡大および CBCT システムのアプリケーション拡大によって拡大の傾向

27 企業への期待製品イメージ市場規模歯科用 CBCT は医療用 X 線装置の中では被曝量が少ない世界の CBCT 画像市場規模は,2016 年 ~2021 年の予測期間中に 10.1% の年間複合成長率で推移し,2016 年の 4 億 9,440 万米ドルから,2021 年までに 8 億 120 万米ドルに達すると予測同市場の成長は歯の障害の罹患率の上昇, 高齢者の増加, 審美歯科の需要拡大および CBCT システムのアプリケーション拡大によって促進されているよって, 本研究による三次元口腔構造機能評価システムは, 将来的に有効な臨床診断治療支援方法として利用されると考えている 27

28 28 本技術に関する知的財産権発明の名称 : 歯科用の画像処理装置, 歯科用の撮影システム, 歯科用の画像処理方法及びプログラム出願番号 : 特願出願人 : 新潟大学発明者 : 坂本信, 亀田剛, 小林公一, 坂上勇太, 森清友亮 JST 支援による PCT 国際特許出願 : PCT/JP2018/039182

29 29 産学連携の経歴 2003 年 ~2007 年 ( 株 ) レキシー社と共同研究を実施 2006 年レキシー社より人口膝関節股関節手術計画用システムを製品化, Knee Cas, Hip Cas の商品名で販売開始これまでに, 約 5,000 万円の売上 (2018 年 4 月現在 )

30 30 お問い合わせ先新潟大学地域創生推進機構 TEL FAX

Part 3 この症例にこの装置 ( 矯正装置の使用実例 ) 下顎前突乳歯列期混合歯列期反対咬合, 中切歯の反対被蓋の改善拡大床装置 (3 方向拡大床装置 ) 下顎前突における前歯部被蓋の改善を目的として拡大床装置を使用した症例症例の概要患者 : 歳 10 カ月, 女児主訴 : 受け口と

編著愛知学院大学歯学部歯科矯正学講座教授後藤滋巳日本大学歯学部歯科矯正学講座教授清水典佳昭和大学歯学部歯科矯正学講座教授槇宏太郎東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科顎顔面頸部機能再建学講座顎顔面矯正学分野教授森山啓司福岡歯科大学学長石川博之 Part 3 この症例にこの装置 ( 矯正装置の使用実例 ) 下顎前突乳歯列期混合歯列期反対咬合, 中切歯の反対被蓋の改善

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