博 士 （ 歯 学 ） 瀬 高 昌 士
学 位 論 文 題 名
咀 嚼 時 口 唇 付 近 の 動 き に 関 す る 多 点 時 系 列 解 析
学 位 論 文 内 容 の 要 旨
目的
口腔 周囲の口唇，頬と いった可動性軟組 織は，顔の表情を形成 するだけでなく，食物の摂取，吸引，咀嚼および嚥下や構音が円滑 に 遂行できるように 補助しており，こ れら軟組織の動きと咀嚼運 動 の関わりは深い， 口腔機能の評価に は，下顎運動，咀嚼筋筋電 図 による評価や咀嚼 効率，咬合カによ る評価等がこれまで行われ て きた．それに対し ，口唇付近軟組織 表面に表われる動きで，口 腔機能を評価した研究は少ない，咀嚼運動は，歯牙，顎関節，咀I 嚼 筋 ，表情筋，舌の協 調運動により構成 されており，咀嚼は各構成 要 素がそれぞれ円滑 に動き，それらが 巧みに統合されて営まれて い る．それゆえ，そ の構成要素である 表情筋皮膚表面の動きの解 析 は，咀嚼運動の機 能評価の亠手法と して利用されうるのではな い かと考えた．表情 筋皮膚表面の動き で顎口腔機能を評価できれ ば ，その臨床的有用 性が高いと思われ る．このような背景におい て ， 本研 究で は ，口 腔周 囲皮膚表面の動き を3 次元多点 時系列で 捉 える非接触のシス テムを開発すると ともに，被験者の口唇付近 軟 組織の動きを記録 ，解析し，顎口腔 機能の評価に応用すること を試みた，
研究方法 1 ．計測原理
本シス テムは左右2 台のCCD モノクロカメラモジュールと2 るmm 手 動レンズで口腔周 囲皮膚表面上に貼 付した黒色標点を撮影し，
左 右 画像 にお け る視 差に 三角測量の原理を 応用して標点の3 次元
座標を算出するものである，
2
． システムの計測精度 評価システムの精 度を検定するため ，
CCD
カメラの距離方向に対し 垂直な平面パターンを被写体に使用した，平面パターンは，白色 の 平面 上に 直 径約Imm
の黒 色 標点8
個 を 有し ，XYZ
ステージ上に 固定して移動した．生体計測時の精度は顔面の彎曲形態の影響を 受けることが考えられるため，被写体にヒトの口唇付近の白色石 膏 模型 を使 用した ．その模型上に直 径1mm
の黒色標点8
個を貼付 し，XYZ
ステージ上に乗せ， 大きく影響を受けるZ
方向のみ，0〜10mm
移動させて精度 検定を行った．3
．咀嚼運動解析被験者は健常有歯顎者5名（年齢24〜:30才，平均27才）と総義歯 装着者
3
名（年齢56〜70
才、平均62才）で計測範囲の皮膚に白色ど うらん を塗布し，直径約Imm
の黒色標点を含んだ'2..5 mrn四方の シール を上下口唇，左右口角結節部および頬部に計15
個，生体基 準平面 として選んだカンペ ル平面皮膚上に4
個を貼付した ．頭部 を固定し．た状態で，自発的な周期で左側および右側で十分軟化さ せたガ ムを閉唇咀嚼させ記 録した，咀嚼開始 から3 ‑12
ストロー クまで の10
スト口一クの□唇付近軟組織の動きを解析し，健常有 歯顎者と上下総義歯装着者との間で，各標点の運動量，運動方向，運動周 期の変動，速度のピーク数，加速度のピーク数および加速 度のゼ ロクロス数を比較した．なお統計処理には危険率
5
％でt検 定を使用した，結果
1
．精度検定計 測 精 度 は ， カ メ ラ に 角 度 を 付 け て 配 置 し た方 法に お いて
10 x10 x10mm
の範囲で，X方向で平均：O.OOOmm，S.D.:0.02:3mm，Y 方向で平均：O.OOOmm，S.D.:O.Ollnunと高い精度が得られたが，Z方 向ではX
，Y方向より低く，平均：0.022mrn，S.D.:0.109mmであった，X
，Y
，Z
とも被写体まで の距離と測定誤差 との関連は認められな かった．また標点別評価により，レンズの歪みによる影響は測定誤 差に比 ペ小さいものである と考えられた．更 に，Z
方向の 精度向 上を目 的としたカルマンフィルターによる線形運動予測を併用し たとこ ろ，精度向上効果が確認された，ヒトの口唇付近の白色石 膏模型を使用し，精度検定を行ったところ，標点の貼付位置による計測精度の違いは少なく，その彎曲形態が精度に与える影響は少 なぃと考えられた．
2
．咀嚼運動解析ガム 咀嚼時の各標点の運動方向，運動量は，健常有歯顎者と総 義歯装 着者との間で明らかな差を示さなかった．運動周期の変異 係数は，総義歯装着者の方が有意に大きく，リズム規則性が低かっ た．加 速度のゼ口ク口ス数，速度のピーク数，加速度のピーク数 では，Xっ
Y
，Z方向の全てにおいて総義歯装着者の方が有意に増加し ており，咀嚼運動の円滑さを欠いていた．以上のパラメーターで、両者間 に有意な差を認め，総義歯装着者は健常有歯顎者に比ベ運 動の円滑さを欠くことが認められた．
考察
口腔 周囲 軟組織 の動き を高い 精度 で
3
次元多点時系列計測する システ ムを 開発し た，本 システ ムの 計測精度は，最も低いZ
方向 で約O.lmm
であ り，形 態変化 に富む 軟組 織を対象とした本研究に とって は，十分な精度であると考えられた．しかし，本システム のサン プリング周期は画像記録装置による制約でも秒と長く，ま た，画像の計算機への転送，画像処理のため即応性に乏しぃため，ハ ー ド ， ソ フ ト 両 面 で の 改 良が 今 後 必 要 であ る と 思 わ れ た．
咀嚼 運動の解析から総義歯装着者の軟組織皮膚表面の運動が，
円滑さ を欠くことが示された，その生理的な要因として，総義歯 装着者は，歯根膜のmechanoreceptorを欠くため感覚受容器の質的，
量的な 減少が生じていたこと，口腔粘膜の多くを義歯床が覆って いるた め食物，舌との直接接触が妨げられ｜感覚刺激が減少して いたこ と，また被験者とした総義歯装着者の年齢が健常有歯顎者
．より高かったため，加齢による運動，感覚機能の低下および巧緻性 の低下，皮膚のシワ，たるみ，弾力低下の影響が考えられた。物理 的要因 として，総義歯の動揺が舌，口唇，頬粘膜の協調運動を妨 げ，咀嚼運動を障害し，更に総義歯の動揺が大きくなると頬粘膜・
ロ唇， 舌等で義歯の動揺を抑える動きを生じ，口腔周囲軟組織の 動きに影響を与えたことが考えられた。
以上のことから，本システムを使用することによって，健常有歯 顎者と 総義歯装着者の間で口腔軟組織表面の動きの円滑さの差を 評価で きることが確認され，本解析法は顎口腔系の機能評価の〜
手 法 と し て 用 い る こ と が で き る も の と 考 え ら れ た 。
ー365―
学位論文審査の要旨
学 位 論 文 題 名
咀嚼時口唇付近の動きに関する多点時系列解析
審 査 は 他 田 、 亘 理 お よ び 川 崎 審 査 委 員 全 員 が 出 席 の も と に 学 位E｜ ：I諦 者 に 対 し ， 提出 論 文の 内 容と そ れに 関 迎す る 学 科目 に つ いて 口 頭試 問 によ っ て行 っ た・
以 下に 提 出論 文 の要 旨 と審 査 の内 容 を 述べ る ．
口 腔 周 囲 の □ 唇 ， 煩 な ど の 可 勁 性 軟 組 織 は ， 顔 の 表 情 を 形 成 す る だ け で な く ， 食 物 の 摂 取 ， 吸 引 ， 咀1嚼 お よ びIDll下や 榊 音が 円滑 に 遂行 で きる よ うに 辛iほ 助 して お り， こ れ らjl次組 織の勁 きと 咀I嚼 迎 勁 の 関 わ り は 深 い ， そ れ に も か か わ ら ず ， □ 唇 付 近 軟 組 織 表 面 に 表 わ れ る 勁 き を ， 口J性 機 能 の 評 価 に 利 用 し た 研 究 は 少 な い ． 咀 ｜ 嚼 迎 動 は ， 歯 牙 ， 顎 関 節 ， 岨n筋 ， 表n警 筋 ， お よ び 舌 の 協 調 迎 勁 に よ り 成 り 立 っ て お り ，f岨 ｜ 嚼 は 各 機 成 要 素 がそ れ ぞ れ 円 滑 に 勁 き ， そ れ ら が 巧 み に 統 合 さ れ て 営 ま れ て い る も の で あ る ， そ れ ゆ え ， そ の 榊 成 要 素 で あ る 表fi？ 筋 皮 膚 表 而 の 勁 き の 解 析 が ， 咀 嚼 迎 動 の 機 能 評 価 の 一 手 法 と し て 利 用 で き ． そ の 臨 床 的 有 用 性 は 高 い も の と 考 え ら れ る ． 学 位 申 請 者 は ， 口 唇 周 囲 皮 膚 表 面 の 勁 き を3次 元 多 点 時 系 列 で 捉 え る 非 接 触 の シ ス テ ム を ロH発 す る と と も に ， 被 験 者 のl二1唇 付 近 軟 組 織 の 勁 き を記 録 解 析 し ， 顎 口 腔 機 能 の 評 価 に 応 用 す る こ と を 試 み て い る ． 軟 組 織 表 面 の 勁 き を 多 点 で ， か つ3次 元 て 解 析 す る 研 究 は 少 な く ， その 独 創的 な 点を 高 く評 価 した ，
本 提 出 論 文 の 研 究 方 法 は 次 の3項 目 か ら 榊 成 さ れ て い る ・
生 夫
夫
貴 和
文
崎 田
理
川 亀
亘
授 授
授
教 教
教
査 査
査
主 副
副
l．計測原理とシステムのDH発
木 シ ス テ ム は 左 右2台 のCCDモ ノ ク ロ カ メ ラ モ ジ ュ ー ル と 25mm手 勁 レ ン ズ で 口 腔 周 囲 皮 膚 表 面 上 に 貼 付 し た 黒 色 櫟点 を 撮 影 し ， 左 右 画 像 に お け る 祝 差 に 三 角 測 量 の 原 理 を 応 用し て 櫟点 の3次 元 座 標 を 算 出 す る方 法 を採 用 した ．こ の デー タ に‖ 寺 系列 解 析 を 併 用 す る こ と に よ っ て ， 櫟 点 の 勁 き を 解 析 し てい る ．今 ま て に 報 告 さ れ て い る こ の 計 測 法 は 抑 止 画 像 に 対 す るも の がほ と ん ど で あ り ， 動 的解 析 を可 能 とし た 点は 評 佃iで き るも の であ った．
2．システムの計測精度評価
シ ス テ ム の 精 度 検 定 の た め ｜CCDカ メ ラ の 距 離 方 向 に 対 し 垂直な平而/ヾターンを被写体に使月・・・Jした．平而/ヾタ―ンは白色 の 平 面 上 に 直 径 約Immの 黒 色 櫟 点8個 を 有 し 、 こ れ をXYZス テ ー ジ 上 に1固 定 し て 移 動 する こ とに よ って シス テ ムの 精 度検 定 を行 っ た． 加 えて ， 顔面 の 彎｜uI形 態の 影 響を 考 慮し，被 写体にヒト の 口 唇 付 近 の 白 色 石 膏 模 型 上 に お い て も ，Z方 向 ヘO〜10mm移動 させて精度検定を行った．
3．咀嚼迎動解析
被 験 者 と し て 健 常 有 歯 顎 者5名 （ 年 齢24〜30才 ， 平 均27才 ） と 総 義 歯 装 着 者3名 （ 年 齢56〜70才 ， 平 均62才 ） を 選 び ， 被 験 者 の 計 測 範 囲 皮 膚 上 に 白 色 ど う ら ん を 塗 布 し ． 直 径 約lmmの 黒 色 標 点 を 含 ん だ2.5mm四 方 の シ ー ル を 上 下 □ 唇 ， 左 右匚I角 結節 15およ び畑 翻5に計15個，生体 ！走準平miとして 選んだカンベ ル平 面 相 当 の 皮 膚 上 に4個 を貼 付 した ． 記録 は被 験 者の 頭 瑚5を[LI定 し た状 態 で， 自 発的 な 周期 で左 側 およ び 右側 で十分jl火化させた ガ ムを 剛 唇咀 嚼させて 行った．咀I嚼 りlrj始から3〜12スト口 一ク ま て の10ス ト ロ ー クの 匸I唇付 近 軟組 織 の勁 きを 角 度を 付 けて 配 置 し た 左 右 カ メ ラ で 記 録 後 、 デ ー タ を 解 析 し た ． 解 析項 目 は，
健 常有 歯 瓠者 と 上下 総 裁歯 装着 者 のII‖の ． 各櫟点の 移勁量，移 勁 方 向 ， 迎 勁 周 期 の 変 勁 ， 速 度 の ピ ー ク 数 ， 加 述 度 のピ ー ク数 お よ び 加 速 度 の ゼ ロ 交 差 数 の 差 と し た ． な お 統 計 処 理 に はt検 定 を 使 用 し ， 危 険 率5％ の 基 準 で 評 価 し た ． 迎 勁 の 円 滑 さ が 機 能 異 常 の 評 価 の 基 準 に な り う る と い う 報 告 は あ る も のの ， 本論
文 提 出者 の 使用 し たパ ラ メー タに 着目 した報告はほ とんどなく，
今 後 の 迫 試 が 必 要 で あ る と も 言 え る が ，新 規 性の 高 いも の であ る．
以 上 の 方 法 に よ っ て 得 ら れ た 研 究 結 果 は 次 の2点 に 要 約 で き た．
1．精度検定
計 測 精 度 は ， カ メ ラ に 角 度 を 付 け て 配 魁 した 方 法に お いて10 XloX10mmの範囲で， X方向でエIZ均：O.OOOmm、S．D．：0.023mm，Y 方 向で平均；0．OOOmm，S．D．：O.Ollmmと高い精度が得られたが，
Z方向の精度はX，Y方向より低く，平均：O .022mm，S．D．：0. 109mm で あ っ た． し かし ，X，Y，Zと も 被写 体 まで の距 離 と測 定 誤差 と の 関 迎 は 認 め ら れ な か っ た ． ま た 櫟 点 別 評 価 か ら ， レ ン ズ の 歪 みによる影響 は測定誤差に 比ベ小さいものであっ・た．さらに，
Z方 向 の 精 度 向 上 を 図 る た め ， カ ル マ ン フ ィ ル タ ー に よ る 線 形 運 動 予 測 を 併 用 し た と こ ろ ， 精 度 向 上 の効 果 が雛 認 され た ．ヒ ト の 口 唇 付 近 の 白 色 石 膏 模 型 を 使 用 し ，精 度 検定 を 行っ た とこ ろ ，櫟点の貼付位逧による計測精度の遵いは少なく，その彎I晝亅｜
形態が精度に与える影輜！は少なかった・
2.咀I嚼迎勁解析
ガ ム 咀 嚼 時 の 各 櫟 点 の 迎 動 方 向 と 移 動 量 は， 健 常有 歯 顎者 と 総 義 歯装 着 者と の 問で 明 らか な差 を示 さなかった． 迎勁J剤坩Jの 変異係数は，総義歯装着者の方が有意に大きく．リズム規則´vl.．．．
が 低 か っ た ， 加 速 度 の ゼ 口 交 差 数 ． 速 度の ピ ーク 数 およ び 加速 度 の ピ ーク 数 は，X，Y，Z方向 の 仝て に おい て総 義 歯装 着 者の 方 が 有意に 増加しており ，咀1嚼迎勁時の 皮膚表面！欧 組織の勁きに 円 滑 さ を欠 い てい た， 以 上の ノ¥ラメ ー タで ， 両者 間 に有 意 な差 を 認 め 、 総 義 歯 装 着 者 は 健 常 有 歯 顎 者 に比 べ 迎勁 の 円滑 さ を欠 くことが認められた．
これまで述べてきた方法と結果に対し 学位I！1 I諦者は次のよ うに考察した．
口 腔 周囲 軟 組織 の 勁き を 高い 精度 で3次 元多 点時 系 列計 測 す る シ ス テ ム を じH発 で き ， そ の 計 測#5度 は， 最 も低 いZ方向 で 約 0． Immであり， 形態変化に富 むiI火組織を対象 とした本研究 にと
っ て は ， 十 分 な 精 度 で あ る と 考 え ら れ た ． し か し ， 本 シ ス テ ム の サ ン プ リ ン グ 周 期 は 画 像 記 録 装 置 に よ る 制 約 で1/15秒 と 長 く ， ま た ， 画 像 の 計 算 機 へ の 転 送 、 画 像 処 理 の た め 即 応 性 に 乏 し い た め 、/＼ 一 ド ， ソ フ ト 両 面 で の 改 良 が 今 後 必 要 で あ る と 考 える ・ 岨 嚼 迎 勁 の 解 析 か ら 総 義 歯 装 着者 のll火 組 織 皮 膚 表 而 の 迎 勁は ・ 円 滑 さ を 欠 く こ と が 示 さ れ た ． そ の 生 理 的 な 要 因 と し て ， 総 義 歯 装 着 者 は ， 歯 根 膜 のmechanoreceptorを 欠 く た め 感 覚 受 容 器 の 質 的 ． 量 的 な 減 少 が 生 じ て い た こ と ． 口 腔 粘J膜 の 多 く を 義 歯 床 が 覆 っ て い る た め 食 物 ， 舌 と の 直 接 接 触 が 妨 げ ら れ ， 感 覚 刺 激 が 減 少 し て し ヽ た こ と ， ま た 被 験 者 と し た 総 義 歯 装 着 者 の 年 齢 が 健 常 有 歯 顎 者 よ り 高 か っ た た め ， 加 齢 に よ る 迎 動 ， 感 覚 機 能 の 低 下 お よ び 巧 緻 性 の 低 下 ， 皮 膚 の シ ワ ， た る み ， 弾 力 低 下 の 影 響 が 考 え ら れ た 。 物 理 的 要 因 と し て ， 総 義 歯 の 勁 揺 が 舌 ，I二i 唇 ， 頬 粘 膜 の 協 調 迎 動 を 妨 げ ， 咀 ｜ 嚼 迎 動 を1節 害 し ， 更 に 総義 歯 の 動 揺 が 大 き く な る と 煩 粘 膜 ． □ 唇 ， 舌 等 で 義 歯 の 勁 揺 を 抑 え る 勁 き を 生 じ ， 、 口 腔 周 囲 軟 組 織 の 勁 き に 影 響 を 与 え た こ と が 考 えられた．
以 上 の 結 果 よ り ， 本 シ ス テ ム の 精 度 はI c床 応 用 の 可 能 なqU州 内 に あ り ， 本 手 法 に よ っ て 健 常 有 歯 顎 者 と 総 義 歯 装 着 者 のl．瑚 で 匚IJ腔 ！｜次 組織 表而 の勁きの円滑さの差を評仰Hできることがi雛認さ れ ， 本 解 析 法 は 顎 口 腔 系 の 機 能iiF価 の 一 手 法 と し て 用 い る こ と ができるものと考えていると結諭づけた・
次 い で 本 論 文 に 関 述 の あ る 質 問 が 行 わ れ た ， こ れ ら の 試 剛 に 関 し て そ れ ぞ れ 適 切 な 回 答 が 得 ら れ た ． ま た ， 本 研 究 は 顎 口 腔 機能評価の一手法として独創性を有し，かつ I L7床に応′｜：Jできる 価 値 の あ る も の で あ るこ と が 認 め ら れ た ． よ って ，学 位l7｜：1諦 者 は 博 士 （ 幽 学 ） の 学 位 授 与 に ふ さ わ し い も の と 認 め た ．
