ロボット工学を用いた顎変形症における咀嚼時の骨歪分布の解析‐筋バランス不均衡の咀嚼シミュレーション

【目的】顎顔面において咀嚼時の力学的エネルギーは, 顎骨形態や歯列弓形態に多大な影響を与え, 成長過程における骨の力学的適応を制御するとされている. しかし, この力学環境の不均衡をもたらすメカニカルストレスと変形症発生機序について検討を加えたものは少なく未だ不明な点も多い. そこで本研究では, 三次元的な顎顔面構造, 咀嚼筋制御機構, 咬合機能, さらに顎運動を付与し生体内の環境を再現できるシステム(咀嚼ロボット)を開発し, 不均衡なメカニカルストレス発生のメカニズムを生体力学的観点から解明することを目的とした. 【方法】成人Dry Skullを咀嚼ロボットに設置し, 患者CT撮影によって得られた各筋の断面積の比率等から, 粘弾性アクチュエータの仕事量を決定, 咀嚼運動を再現した. そして, このシュミレーション, ロボットを用いて, 咬筋, 側頭筋, 内側翼突筋の筋力, 筋力比などを変化させ, 各方向の微小歪を下顎骨に貼付した三方向性歪ゲージから, データロガーにて検出, パーソナルコンピュータにて解析した. 【結果, 考察】本法により, 従来の実験では不可能であった生体力学環境の定量的再現が可能となり, 咀嚼機能が顎骨に及ぼす影響をより詳細に把握することが出来た. その結果, 筋牽引方向が変化することによって, 顎骨に発生する力学的歪には大きな差が現れることなどが明らかとなった.