上顎第一小臼歯の運動の6自由度測定と解析

様式5 論文内容要旨 題 目 上顎第一小臼歯の運動の

6

自由度測定と角卒中斤 著 者 薩摩登誉子 内容要旨(和文1，500字) 顎口腔系の喪失した形態および機能を回復することは歯学における重要な課題の一つであり，有歯顎 者に与えるべき校合面は顎運動と調和した形態であるとともに，円滑に機能を営むものでなければなら ない.顎口腔機能に調和した思想的な日交合面形態、を設計するためには，従来行われているr覧室動解析と ともにー個々の歯の運動についても

6

自由度で角科汗する必要がある.本研究では上顎第一小臼歯の歯の 運動測定，角件斤を行うとともに，顎運動との関係についても検討を加えることを目的とした 測定には6個の一次コイルと3個の二次コイルからなる磁気空間を応用した高分解能6自由度運動測 定器を製作して用いた.二次コイルは歯の運動，視軍動を検出するため合計4組使用した.顎口腔系に 異常を認めない成人男性3名の上顎右側第一小臼歯を被験歯，上顎左側第一小臼歯を参照歯として，日交 合力計を介在させたときの岐、みしめと日交頭依合位における強度唆みしめについて測定を行った. 歯の運動測定用二次コイルは顎運動測定用二次コイル同様に原点が可及的に一致するような構成とし， 大きさは 9.5mmの立方体，重量はリード線，コネクタを含めて 2.3gであった.測定器の精度は平行移 動量分解能1.3μm，回転運動量分解能

o

.

α

X

)170 であった. 被験歯頬側吸頭に校合力負荷を加えたとき，被験歯の6自由度運動量は1例について示すと ，x: 84 μ m， y: -71μm， Z ω μ m， f}x : -0.5820 ， f}y : -0.3410 ， f}z : 0.0380 であり，歯は近心頬側 歯根方向に 148μm移動していた.このときの校合力は 19.3 kgf(189.3 N) ，測定開始時の関口量は 18.8 mmであった.校合力負荷時に下顎切歯点部は前方へ 20μm，右側へ 322μm，下方へ 118μm運 動 し て い た 他 の2名の被馬会者についてもほぼ同様の結果が得られた.力を受けたときの歯の動きやす さを示すーっの代表値として「最大校合力発現時の移動量(D)I最大口交合力(F)

J

を3名の被験者につい て計算すると，頬、側殴頭校合力負荷時には 9.6~16.4μm/kgf であった.被験歯舌側 p交頭に l安合力を負 荷したとき D/F は口蓋側歯根方向に 3.~8.5μ m/kgf ， 被験歯校合面中央部に H交合力を負荷したとき D/F は近心歯根方向に 3.8r-...-11.5μm/kgfであった.被験歯の前方歯である上顎右側犬歯の尖頭、に校合力を 負荷したとき被験歯の見かけのD/Fは5.6r-...-22.4μm/kgfで，歯は近心歯根方向に移動していた. 頬側l安頭日交合力負荷時に比べて舌側校頭や吹合面中央部で校合したときには D/Fが小さく，その3方 向成分も小さかった.単位校合力あたりの移動量が小さい方が校合力負担能力が大きいと考えられるこ と，運動方向については校合時に歯列を離関する方向へ歯が移動することは食片圧入等の問題を起こす 可能性があることから，日交頭、依合位において上顎第一小臼歯では，舌側日交頭およびH交合面中央部には少 なくともH交合接触を与える必要があると考えられる.各p交頭H交合力負荷時の解析点を含む周囲の点につ いて運動を表示すると，運動の収束する点すなわち回転中心が歯の近傍にある場合とない場合があった. H交頭依合位において強度佼みしめを行ったときの上顎左右第一小臼歯に装着した二次コイルのコイル問 距離は日交みしめにより約 1∞ μm~致宿しており，歯列は左右的距離が減少する傾向にあった本研究に より歯の運動と下顎運動の同時測定が可能となったことで、研究の最終日標であるτ明星動に調和した吹

論 文 表 題

上 顎 第

一

小 臼 歯 の 運 動 の

6

自由度測定と解析

著者:薩摩登誉子

所 属 : 徳 島 大 学 大 学 院 歯 学 研 究 科

歯 科 補 綴 学 第

二

講 座

(

指 導 : 坂 東 永

一

教 授

)

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1

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邑Il!;~ ー」一一一一】ーーー・~・M・・E・-・・・園田・圃圃・~~ーー・・

論 文 表 題

上顎第一小臼歯の運動の

6

自由度測定と解析

著者:薩摩登誉子

所属:徳島大学大学院歯学研究科

歯科補綴学第

二

講座

(指導:坂東永

一

教 授

)

上 顎 第 一 小 臼 歯 の 運 動 の

6

自 由 度 測 定 と 解 析

Measurement and Analysis of Upper First Premolar Movement in Six Degrees of Freedom 薩 摩 登 誉 子 Toyoko Satsuma 徳 島 大 学 大 学 院 歯 学 研 究 科 歯 科 補 綴 学 第 二 講 座 (指導:坂東永一教授)

Department of Fixed Prosthodontics， Graduate School ofDentistry， The University of Tokushima

(Director : Prof.Eiichi Bando)

-英 文 抄 録

Soundness of stomatognathic system can be achieved with functionally adequate occlusal contact.The research of this occlusal morphology

requires theanalysis of micro tooth movement as well as analysis of jaw

movement.The purpose of thisresearch is to study micro upper first premolar movement under several occlusal loading conditions. We modified our jaw tracking device to develop the new motion analyzer in six degrees of freedom that can perform sirnultaneous measurement of tooth and jaw movements. The results areas follows

1. The resolution of the recording system was improved up to 1.3μm for translation and 0.00017 - for rotation.

2.Three male adult volunteers were selected as thesubjects.Movements of right upper first premolars against left upper firstpremolars of these subjects were measured with this device. Olcclusal loadwas provided perpendicularly on buccal cusp， central fossaヲ palatal cusp and canine cusp. Directions of tooth movements of these subjectswere almost same under same loading conditions. 3. In some loading conditions， the rotation centers of toothmovement were found. 英 文 キ ー ワ ー ド (5word以内) tooth movement six degrees of freedom magnetic fields

英 文 抄 録 に 対 す る 和 文 顎 口 腔 機 能 を 円 滑 に 営 む た め に は ， 機 能 的 に 望 ま し い 岐 合 面 形 態 を 与 え る 必 要 が あ り ， そ の た め に は 顎 運 動 の み な ら ず 歯 の 運 動 に つ い て も 解 析 し な け れ ば な ら な い . 本 研 究 の 目 的 は 佼 合 力 負 荷 時 の 上 顎 第 一 小 臼 歯 の 歯 の 運 動 を 数 名 の 被 験 者 で 測 定 ， 解 析 す る こ と で あ る. 先 に 開 発 し た 高 分 解 能

6

自 由 度 運 動 測 定 器 を 用 い て 歯 の 運 動 と 顎 運動との同時測定を行い，以下の結果が得られた.

1

. 測 定 器 に 改 良 を 加 え る こ と で 平 行 移 動 分 解 能 1.3μm， 回 転 運 動 分 解 能 0.000170 の精度まで達成できた.

2.

成 人 男 性 被 験 者

3

名 に つ い て 上 顎 右 側 第 一 小 臼 歯 を 被 験 歯 と し て 上 顎 左 側 第 一 小 臼 歯 に 対 す る 歯 の 運 動 を 測 定 し た . 佼 合 力 を 負 荷 す る 部 位 は 被 験 歯 の 頬 側 佼 頭 ， 舌 側 岐 頭 ， 岐 合 面 中 央 部 と 犬 歯 尖 頭の 4部 位 と し ， 岐 合 力 負 荷 部 位 が 同 じ 場 合 ， 被 験 者 間 で 歯 の 運 動 方向はほぼ同じであった.

3.

歯 の 運 動 は 佼 合 力 を 負 荷 す る 状 態 に よ り 回 転 中 心 が あ る 場 合 とない場合が認められた. 勺 ﹁ d

1. 緒 言 顎 口 腔 系 の 喪 失 し た 形 態 お よ び 機 能 を 回 復 す る こ と は 歯学に お け る 重 要 な 役 割 の 一 つ で あ る . 有 歯 顎 者 に 与 え る べ き 岐 合 面 は 顎 運 動 と 調 和 し た 形 態 、 で あ っ て ， 円 滑 に 機 能 を 営 む も の で な け れ ば な ら な い . 鈴 木 1)は顎運動の

6

自 由 度 測 定 ， 解 析 を 行 い 顎 間 軸 モ デ ル を 提 唱 し た . 美 馬 2)は こ の 顎 間 軸 モ デ ル を 応 用 し 岐 合 面 形 態 決 定 の 基 準 と な る 面 を 岐 合 参 照 面 と し ， 顎 運 動 に 調 和 す る 岐 合 面 形 態 に つ い て の 1つ の 研 究 方 法 を 示 し た . し か し ， 岨 場 運 動 や 側 方 滑 走 運 動 な ど の 機 能 運 動 に お け る 岐 合 接 触 時 に 個 々 の 歯 は 歯 周 組 織 を 緩 衝 材 と し て 運 動 し て い る .顎 口 腔 機 能 に 調 和 し た 理 想 的 な 佼 合 面 形 態 を 設 計 す る た め に は ， 従 来 行 わ れ て い る 顎 運 動 解 析 と と も に ， 個 々 の 歯 の 運 動 に つ い て も

6

自 由 度 で 解 析 す る 必 要 が あ る . 本 研 究 で は 先 に 開 発 し た 高 分 解 能

6

自 由 度 運 動 測 定 器3)に更なる改良を加え， 上 顎 第 一 小 臼 歯 の 歯 の 運 動 測 定 ， 解 析 を 行 う と と も に ， 顎 運 動 と の ! 関 係 に つ い て も 検 討 を 加 え た. II.研 究 方 法

1

.測 定 器 の 改 良 坂 東 ら 3) が 開 発 し た 高 分 解 能

6

自 由 度 運 動 測 定 器 は 磁 場 形 成 用 コ イ ル ( 以 下 ， 一 次 コ イ ル ) が 直 径 約

1

，

OOOmm

の 円 形 空 心 コ イ ル を

2

個 組 み 合 わ せ た

l

対 の ヘ ル ム ホ ル ツ コ イ ル を

x

y

z

各 軸 に 配 置 し た 構 成 ( 図

1

) で ， 測 定 器 は 平 行 移 動 最 小 分 解 能

4 μ m

， 回 転 運 動 最小分 解 能

0

.

0

0

0

5

0 の 精 度 が 得 ら れ た . 本 測 定 器 の 高 精 度 化 ， 操 作 性 の 向 上，デ ー タ 処 理 の 効 率 化 を 図 る た め に 新 た な 二 次 コ イ ル の 製 作 と セ ン サ ア ン プ 回 路 の 改 良 を 行 っ た. ま た ， 歯 の 運 動 と 顎 運 動 の 同 時 測 定 を 実 現 す る た め に 電 子 回 路 部 に 改 良 を 加 え る こ と と し た.

2

.

デ ー タ 処 理 歯 の 運 動 の 測 定 デ ー タ 処 理 に つ い て は 重 本 ら の 方 法 と 同 様 に

FF

T

検波処理.t)を 施 し た .磁 気 空 間 は 線 形 空 間 で な い た め ， 較 正 デ ー タ を も と に 最 小 自 乗 法 を 用 い て 二 次 の 多 項 式 に よ り デ ー タ の 補 正 を 行 っ た.較 正 デ ー タ は

6

自 由 度 ス テ ー ジ (PI社 製 ヘ キ サ ポ ッ ド

M

-

8

5

0

)

3)を 用 い て 測 定 デ ー タ を 含 む 範 囲 を

2.5mm

ご と に 移 動 して収集した.較 正 実 験 は ど の 被 験 者 に つ い て も 測 定 後 に 行 い ， 較

正データ数は 11 ， 700~23 ヲ 400 点と被験者ごとに異なっていた. 顎 運 動 デ ー タ に つ い て も

FFT

処 理 後 ， 最 小 自 乗 法 を 用 い て二次 の 多 項 式 に よ り デ ー タ の 補 正 を 行 っ た . デ ー タ の 補 正 に は一次コイ ル の 中 央 部 240mmの 立 方 体 を 20mmご と に 移 動 し て 得 ら れ た 2197 点 の 較 正 デ ー タ を 用 い た .

3

.

歯 の 運 動 と 顎 運 動 の 同 時 測 定 被 験 者 は 顎 口 腔 系 に 異 常 を 認 め な い 成 人 男 性

3

名(平均 30.7歳， 27 --34歳 ) で ， 上 顎 右 側 第 一 小 臼 歯 ( ゴ

J

) を 被 験 歯 ， 上 顎 左 側 第 一 小 臼 歯 (

I

4

) を 参 照 歯 と し て 岐 合 力 を 負 荷 し た 時 の 歯 の 運 動 測 定 を 行 っ た.被 験 者

3

名 の 被 験 歯 ， 参 照 歯 ， お よ び 隣 接 歯 は 表 1 の 通 り で あ っ た .

3

名 の 被 験 歯 は 健 全 生 活 歯 で あ っ た . 歯 の 運 動 測 定 用 二 次 コ イ ル は 左 右 と も 歯 の 頬 側 面 中 央 部 に 即 時 重 合 レ ジ ン を 介 して αー シ ア ノ ア ク リ レ ー ト 接 着 剤 ( 東 亜 合 成 化 学 製 アロンアノレ 1 フ ァ ) で 固 定 し た.顎 運 動 測 定 に つ い て は 装 着 用 シ ー ネ 5)を用い て 顎 運 動 測 定 用 二 次 コ イ ル を 上 下 顎 前 歯 部 前 方 の 口 腔 外 に 設 置 し た . 歯 の 運 動 ， 顎 運 動 と も 解 析 の 基 準 と な る 座 標 系 に は 生 体 佼 合 平 面 座 標 系 を 使 用 し た 6， 7) 歯 の 運 動 に つ い て は 坂 東 ら 3)の ， 顎 運 動 に つ い て は 重 本 ら 4) の 方 法 に 準 じ て 基 準 座 標 系 を 設 定 し た . 基 準 座 標 系 は 前 後 方 向 を x軸 ， 左 右 方 向 を y軸 ， 上 下 方 向 を z軸 と す る 右 手 系 で あ る . x軸 方 向 移 動 量 を x， y軸 方 向 移 動 量 を y， z軸 方 向 移 動 量 を Z， X軸 回 り の 回 転 を

e

x， y軸 回 り の 回 転 を

e

y， z軸 回 り の 回 転 を

e

z

とした.

x

については前方を正， yに つ い て は 左 方を正， zに つ い て は 上 方 を 正 と し ， 回 転 運 動 に つ い て は 各 軸 の 正 の 方 向 か ら み て ， 反 時 計 四 り を 正 と し た.三 次 元 的 な 移 動 量

(

D

)

は 各 軸 方 向 移 動 量 の 2乗 和 の 平 方 根 で あ る ( 図 2) . 歯 の 運 動 と 顎 運 動 は 両 者 と も 生 体 校 合 平 面 座 標 系 を 基 準 と す る た め 運 動 の 重 ね 合 わ せ が 可 能 で あ る .歯 の 運 動 は 代 表 点 と し て 被 験 歯 の 佼 合 面 中 央 部 ， 顎 運 動 は 下 顎 切 歯 点 を 運 動 の 解 析 点 と し た . 同 時 に 校 合 力 計 ( 本光電工業社製， AJ-241S) を 用 い て 校 合 力 に つ い て も 同 時 測 定 し た. 測 定 は 以 下 の 項 目 に つ い て 行 っ た . 1)佼 合 力 計 を 介 在 さ せ た と き の 岐 み し め (1)被 験 歯 頬 側 岐 頭 (2)被 験 歯 舌 側 佼 頭

戸 、

J

(3)被 験 歯 校 合 面 中 央 部 (4)上 顎 右 側 犬 歯 ( 前 方 歯 ) 尖 頭 2) 岐 頭 最 合 位 に お け る 佼 み し め 各 岐 頭 へ の 岐 合 力 の 負 荷 は ロ ー ド セ ル の 受 圧 部 位 に 各 佼 頭 に 合 う レ ジ ン ブ ロ ッ ク を 固 定 し ， 被 験 岐 頭 と 下 顎 の オ ク ル ー ザ ル テ ー ブ ル の 聞 に ロ ー ド セ ル を 介 在 さ せ る こ と で 行 っ た . オ ク ル ー ザ ル テ ー ブ ル は 校 合 力 負 荷 時 に 安 定 す る よ う に 下 顎 歯 列 全 体 を 被 う よ う に 製 作 し た . 被 験 歯 の 岐 合 力 負 荷 部 位 は 頬 側 岐 頭 ， 舌 側 岐 頭 ， お よ び 岐 合 面 中 央 部 の 3種 類 と し た ( 図 3) . ま た ， 前 方 歯 で あ る 犬 歯 に つ い て は 尖 頭 に 校 合 力 を 負 荷 し ， 被 験 歯 と 同 様 に 測 定 を 行 っ た . 岐 合 力 に つ い て は 個 歯 佼 合 力 を 考 慮 し て 被 験 歯 ご と に 設 定 し た . 治 具 を 軽 く 岐 合 さ せ た 状 態 で 測 定 を 開 始 し ， 視 覚 フ ィ ー ド パ ッ ク に よ り 設 定 校 合 力 を 越 え な い よ う に 指 示 し た .

r

n

.

結 果 図4に歯の運動，顎運動， _{~交合力の同時測定システムのブロック} ダイアグラムを示す.

1

. 測 定 器 の 改 良 歯 の 運 動 測 定 用 二 次 コ イ ル は 原 点 を 一 致 さ せ な い 構 成 と し た 場 合 ， 回 転 に 対 し て 誤 差 を 持 ち や す く な る た め ， 新 た に 製 作 す る二次コイ ル は 原 点 が 可 及 的 に 一 致 す る よ う な 構 成 と し ， 図

5

に 示 す よ う に セ ン サ 座 標 系 を 設 定 し た.二 次 コ イ ル は 3.3mBの 既 製 イ ン ダ ク タ ( 束 光社製， D32FU 887FU -332M=p3) を

2

個直列につなぎ，

x

y

z

各 軸 方 向 に 向 け て コ イ ル の 原 点 が 可 及 的 に 一 致 す る よ う に 製 作 し た (図 6) .二 次 コ イ ル は 大 き さ が 9.5mm の 立 方 体 重 量 は リ ー ド 線 ， コ ネ ク タ ー を 含 め て 2.3g で あ っ た.ま た ， セ ン サ ア ン プ 同 路 に 改 良 を 加 え る こ と で 測 定 器 の 高 精 度 化 を 図 っ た . 改 良 を 加 え た 測 定 器 の 精 度 評 価 を 行 う と 平 行 移 動 量 分 解 能 は 平 均

1

.

3μm

， 回 転 運 動 量 分 解 能 は 平 均

0

.

0

0

0

1

7

0 で あ り ， 高 精 度 化 が 実 現 で き た ( 表 2) . 顎 運 動 測 定 に は 重 本 ら 4)と 同 様 の 二 次 コ イ ル を 用 い た . ま た デ ー タ の 取 り 込 み に 使 用 し て い る 20bit A/D変 換 器

8

チ ャ ン ネ ル の うち 6チ ャ ン ネ ル を 歯 の 運 動 測 定 用 に 割 り 当 て ， 残 り の 2チャン不 ル で 顎 運 動 お よ び 岐 合 力 の デ ー タ 収 集 を 行 い ， 顎 運 動 と 佼 合 力 の 同

時 測 定 を 行 う こ と と し た .

6

個 の 顎 運 動 測 定 用 二 次 コ イ ル 出 力 信 号 を2チ ャ ン ネ ル で 取 り 込 む た め に ， 上 下 顎 二 次 コ イ ル を 各 チ ャ ン ネ ル に 割 り 当 て ， 各 チ ャ ン ネ ル を

4

分 割 し て 時 分 割 で デ ー タ を 取 り 込 む コ イ ル セ レ ク ト 回 路 を 新 た に 製 作 し た . A/D変 換 器 は サ ン プ リ ン グ 周 波 数 が 51.2kHzであるので， 512個毎に

FFT

処 理 を 行 う と 歯 の運動は 1秒 間 に 100個 の デ ー タ が 得 ら れ る が ， 顎 運 動 は 時 分 割 で 測 定 す る た め デ ー タ 収 集 速 度 は 1秒間につき 25顎 位 と な っ た . 一 般 的 に 限 界 運 動 は 50顎 位/sec程 度 の デ ー タ 収 集 速 度 が 必 要 で あ る ので 256点毎に

FFT

処理を行い， 1秒 間 に 50顎 位 の デ ー タ を 収 集 す る こ と と し た . ま た ， 歯 の 運 動 と 顎 運 動 デ ー タ の 時 間 軸 を 一 致 さ せ る た め ， 歯 の 運 動 は 1024点毎に

FFT

処 理 を 行 い デ ー タ 収 集 速度を 50個/secとした. 1チ ャ ン ネ ル を 4分 割 す る コ イ ル セ レ ク ト回路を使用すると， 2チ ャ ン ネ ル で 8チ ャ ン ネ ル 分 の デ ー タ 収 集 が 可 能 と な っ た . 使 用 し て い な い 2チ ャ ン ネ ル の う ち の lチャンネ ! ル で 佼 合 力 計 か ら の 出 力 信 号 を 取 り 込 ん だ .

2

.

歯 の 運 動 測 定 と 顎 運 動 測 定 歯 の 運 動 測 定 用 二 次 コ イ ル と 顎 運 動 測 定 用 二 次 コ イ ル を 装 着 し (図 7) ，歯の運動，顎運動，

q

交 合 力 の 同 時 測 定 を 行 っ た . 設 定 岐 合 力 は 被 験 歯 岐 合 力 負 荷 で は 全 て の 被 験 者 と も 20kgf(196N) とし， 前 方 歯 で あ る 犬 歯 に 岐 合 力 負 荷 し た と き に は ， 被 験 歯 の 最 大 岐 合 力 を 考 慮 し て 被 験 者

A

で 10kgf(98.1N) ，被験者

B

で 15kgf(147N) ， 被 験 者

C

で 20kgf (196N) とした. 1)佼 合 力 計 を 介 在 さ せ た と き の 佼 み し め ( 図

8

)

(1)被 験 歯 頬 側 佼 頭 岐 合 力 負 荷 時 の 歯 の 運 動 被 験 者

A

が 被 験 歯 頬 側 岐 頭 に 岐 合 力 を 負 荷 し た と き ， 上 顎 右 側 第 一 小 臼 歯 攻 合 面 中 央 部 に 設 定 し た 解 析 点 を 佼 合 平 面 座 標 系 で 観 察 し た 場 合 ， 時 間 軸 に 対 応 す る 歯 の 運 動 の 各 要 素 の 変 化 を 図

9

に示す. 測 定 開 始 時 と 最 大 岐 合 力 発 現 時 で の 歯 の 運 動 の 変 化 量 は

x:

84μm， y : -71μm， Z : 99μm，

e

x : -0.5820 ，

e

y : -0.3410 ，

e

Z : 0.0380 で あ り ， 全 体 と し て 歯 は 近 心 頬 側 歯 根 方 向 に 148μm移 動 し て い た . な お ， 最 大 校 合 力 (F) は 19.3kgf(189N) ， 測 定 開 始 時 の 間 口 量

(

D

i

)

は 18.8mmであった. また，図 10に 解 析 点 で の 歯 の 移 動 経 路 を 各 被 験 者 の 代 表 例 に つ い て 三 平 面 投 影 図 で 示 す.表

3

に は 最 大 佼 合 力 発 現 時 の 歯 の 運 動 の -7

-測 定 結 果 を 示 す . 佼 合 力 負 荷 部 位 が 同 じ 場 合 に は 歯 の 移 動 方 向には 測 定 ご と ， 被 験 者 ご と で 一 定 の 傾 向 が 認 め ら れ た . 被 験 者

A

，

B

で は 三 次 元 的 移 動 量 は 平 均 約 200μmで あ っ た が ， 被 験 者

C

では平均 380μmと や や 大 き な 値 で あ っ た . 負 荷 に 対 す る 歯 の 移 動 量 を 被 験 者 間 で 比 較 す る た め ， 一 つ の 代 表 値 と し て 「 最 大 股 合 力 発 現 時 の 移 動量 (D)/最大攻合力 (F)

J

を計算してみると， 1 kgf (9.8N)あ た り の 移 動 量 (D/F)は被験者

A

，

B

で約 10μmで あ っ た の に 対 し 被 験 者 Cでは 16.4μmと 大 き か っ た . 回 転 量 に 関 し て は 被 験 者 間 でほとんど差はなかった.また，

8

X， B yに比べて

8

z

はほとん ど変化していなかった. (2)被 験 歯 舌 側 岐 頭 佼 合 力 負 荷 時 の 歯 の 運 動 被 験 歯 舌 側 岐 頭 に 佼 合 力 を 負 荷 し た と き の 各 要 素 ご と の 時 間 軸 に 対 応 す る 被 験 者Aの 歯 の 運 動 を 図 11に 示 す . 最 大 校 合 力 発 現 時 の 変 化 量 は

。

X : 63μm， y : 41μm， Z : 15μm， B

x

:

0.1940 y : -0.169~ ，

B z

:

0.198 で あ り ， 全 体 と し て 歯 は 口 蓋 側 歯 根 方向に 119μm移 動 し て い た . な お ， 最 大 校 合 力 は 19.8kgf(194N) ， 測 定 開 始 時 の 関 口 量 は 18.6mmであった. 図 12に 各 被 験 者 ご と の 歯 の 運 動 の 三 平 面 投 影 図 を 示 す . 運 動 方 向 は 全 て の 被 験 者 で ほ ぼ 同 じ で あ っ た . 表 4に 舌 側 佼 頭 岐 合 力 負 荷 時 の 被 験 者 ご と の 各 要 素 の 平 均 変 化 量 を 示 す . 平 行 移 動 成 分 は 被 験 者

C

が 被 験 者

A

，

B

より各成分ともに大きなイ直を示したが，

1

kgf (9.8N) あたりの移動量 は 平 均 4--6μmと被験者間で大きな差は なかった. 回 転 運 動 成 分 に つ い て は ど の 被 験 者 も 同 じ 方 向 に 回 転 し て お り ， ま た 頬 側 岐 頭 校 合 力 負 荷 時 と 比 べ る と 頬 舌 的 に み て 対 称 に

n

交合させた ことから

B

x

のみが反対の回転を示した. (3)被 験 歯 岐 合 面 中 央 部 岐 合 力 負 荷 時 の 歯 の 運動

1

交 合 面 中 央 部 に 校 合 力 を 負 荷 し た と き の 各 要 素 ご と の 時 間 軸 に 対 応 す る 被 験 者Aの歯の運動量を図 13に 示 す . こ の と き の 変 化 量 は

x

:

85μm， y:-12μm， Z : 41μm， 8

x

:

0.0050 ，

B

y : -0.2060

B

Z : -0.155 で あ り ， 全 体 と し て 歯 は 近 心 歯 根 方 向 に

9

S

μ m移動 していた.最大股合力は 17.8kgf(175N) ， 測 定 開 始 時 の 開 口 量 は 17.2mmであった. 図 14に 歯 の 運 動 の 三 平 面 投 影 図 を 各 被 験 者 ご と に 示 す . 表

5

に 岐 合 面 中 央 部 校 合 力 負 荷 時 の 被 験 者 ご と の 各 要 素 の 平 均 変 化 量 を 示

す . 平 行 移 動 量 に つ い て は 被 験 者Cで 移 動 量 ， 岐 合 力 と も に や や 大 きかったが， 1 kgf (9.8N) あ た り に 換 算 す る と 平 均 6--7 μ mと ほ ぼ 同 じ 値 に な っ た . 平 行 移 動 量 は 各 成 分 に つ い て み る と xが最も 大きく

3

被験者とも同じ方向に移動していたが， yについては大き さ ， 方 向 と も 一 定 で な か っ た . 回 転 運 動 成 分 に つ い て は

e

yが最も 大きく ，

B

x

に つ い て は 大 き さ ， 方 向 と も に 一 定 で な か っ た . (4)前 方 歯 岐 合 力 負 荷 時 の 歯 の 運 動 被 験 歯 の 前 方 歯 で あ る 上 顎 右 側 犬 歯 の 尖 頭 に 佼 合 力 を 負 荷 し た と き の 各 要 素 の 時 間 ご と の 被 験 者Aの 被 験 歯 の 運 動 を 図 15に示す. 変 化 量 は x : 56μm， y:-74μm， Z : 75μm. ex:0.0220

。

y : -0.142~ ，

e

Z : -0.070 で あ り ， 全 体 と し て 歯 は 近 心 歯 根 方向に 119μm移 動 し て い た . 最 大 佼 合 力 は 10.7kgf(105N) ，測 定 開 始 時 の 開 口 量 は 16.3mmであった. 図 16に 歯 の 運 動 の 三 平 面 投 影 図 を 各 被 験 者 ご と に 示 す . 表

6

に 1 被 験 者 ご と の 各 要 素 の 平 均 変 化 量 を 示 す . 前 方 歯 に 校 合 力 を 負 荷 し た と き ， 被 験 歯 も 運 動 し て お り ， 運 動 方 向 は

3

被 験 者 と も ほ ぼ 同 じ で あ っ た . 平 行 移 動 量 に つ い て も 被 験 者Cで移動量 校 合 力 と も に 大きな値であったが，

1

kgf (9.8N) あ た り の 佼 合 力 に 対 す る 移 動 量は他の被験者と差はなかった. (5)顎 運 動 歯 の 運 動 と 顎 運 動 の 同 時 測 定 を 行 っ た と こ ろ ， 各

1

交頭岐合力負荷 時 に は 歯 の 運 動 と と も に 下 顎 も 運 動 し て い た . 図

9

に お け る 頬 側 岐 頭 佼 合 力 負 荷 時 の 歯 の 運 動 に 対 応 す る 下 顎 運 動 の 各 要 素 ご と の 時 系 列 変 化 を 図 17 に 表 示 し た . 岐 合 力 に 対 応 し て 下 顎 切 歯 点 の 開 口 旦 は約 400----500μm変化していた. 測 定 に は 歯 列 間 に オ ク ル ー ザ ル テ ー ブ ル フ 岐 合 力 計 を 介 在 し 関 し た 状 態 で 佼 み し め を 行 っ た . 表 7に 各 被 験 者 ご と の 測 定 開 始 時 の 下顎の位置について示した. (6)佼 合 力 と 歯 の 移 動 量 頬 側 岐 頭 岐 合 力 負 荷 時 の 佼 合 力 と 歯 の 移 動 量 と の 関 係 の l例をl三 18に 示 す . 校 合 力 約 5kgf (49N) を 境 に し て ， そ の 前 後 で 佼 合 力 に 対 す る 歯 の 移 動 量 の 変 化 率 が 異 な る . 校 合 力 発 現 時 か ら 約 5kgf (49N) ま で は 変 化 率 は 大 き く ， そ の 後 最 大 岐 合 力 発 現 ま で は 変 化 率 は 小 さ く な り ， 曲 線 は

2

相 性 を 示 し た . ま た ， 最 大 股 合 力 発 現 ま で を 往 路 ， 最 大 佼 合 力 発 現 時 以 降 を 復 路 と し た 場 合 ， 往 路 と 復 路 で -9

-同 じ 経 路 を 描 か ず ， -同 じ 岐 合 力 で 往 路 よ り 復 路 の ほ う が 移 動量が 大 きくヒステリシスを持っていた. (7)解 析 点 周 囲 の 歯 の 運 動 経 路 本 測 定 器 は

6

自 由 度 測 定 器 で あ る の で ， 測 定 点 以 外 の 点 に つ い て も 解 析 可 能 で あ る . こ れ ま で は 解 析 点 を 被 験 歯 佼 合 面 中 央 部 に 設 定 し て 歯 の 運 動 を 観 察 し た 結 果 に つ い て 述 べ て き た が ， 各 校 頭 皮 合 力 負 荷 時 の 解 析 点 を 含 む 周 囲 の 点 に つ い て 運 動 を 表 示 す る と 図

1

9

-

-

-22の よ う に な っ た . 運 動 は そ れ ぞ れ 図

9

，11， 13， 15の 時 系 列 デ ー タ に 対 応 し て い る . 歯 は 負 荷 に 対 し て 平 行 移 動 の み な ら ず 向 転 運 動 も 行 っ て お り ， 被 験 歯 頬 側 攻 頭 佼 合 力 負 荷 時 に は 口 蓋 側 歯 根 方 向 で 運 動 経 路 が 収 束 し て い た ( 図

1

9

)

.運動は前頭面で表示したが， 他 の 平 面 か ら 観 察 し で も ほ ぼ こ の 位 置 で 運 動 経 路 が 収 束 し て お り ， 回 転 中 心 と な っ て い た . ま た ， 被 験 歯 舌 側 岐 頭 岐 合 力 負 荷 時 に は 歯 根 方 向 で 収 束 す る 点 が み と め ら れ た が ， 頬 側 岐 頭 校 合 力 負 荷 時 ほ ど 運 動 は 収 束 し て お ら ず ， 完 全 な 回 転 中 心 と は な っ て い な か っ た . 一 方 ， 被 験 歯 校 合 面 中 央 部 に 岐 合 力 を 負 荷 し た と き ， お よ び 前 方 歯 で あ る 犬 歯 に 佼 合 力 を 負 荷 し た と き に は 被 験 歯 の 近 傍 に 回 転 中 心 は み られなかった.な お ， 運 動 経 路 に 重 ね て 表 示 し た 歯 は 被 験 歯 の三次 元 形 態 を 再 現 し た も の で は な く ， 平 均 的 な 歯 の 模 式 図 で あ る . そ れ ぞ れ の 運 動 経 路 は

6mm間 隔 で 表 示 し ， 運 動 経 路 は 図

1

9で

20倍， 図 20で 40倍 ， 図 21，22で 50倍 で 表 示 し た . 図 中 の 100μmのス ケ ー ル は 歯 の 運 動 経 路 の も の で あ る . 2)岐 頭 按 合 位 に お け る 佼 み し め

q

交頭依合位において強度技み

L

め を 行 っ た と き の 上 顎 左 右 第一ノj 臼 歯 に 装 着 し た 二 次 コ イ ル の コ イ ル 間 距 離 (Ds) は 岐 み し め 前 後 で約 100μm短 縮 し て い た . 図 23の最上段の Dsが 歯 の 運 動 測 定 用 二 次 コ イ ル の コ イ ル 間 距 離 を 時 間 軸 に 対 応 し て 示 し た も の で Di お よ び そ れ 以 下 の 各 要 素 は 下 顎 切 歯 点 に お け る 下 顎 運 動 を 示 し て い る.下 顎 運 動 に 対 応 し て 二 次 コ イ ル 間 距 離 は 減 少 し て お り ， 佼 み し め に 対 し て 歯 列 は 左 右 的 距 離 が 減 少 す る 傾 向 に あ っ た . N.考 察

1

.測 定 器 の 改 良 に つ い て 坂東ら 3)が 用 い た 歯 の 運 動 測 定 用 二 次 コ イ ル は 原 点 を 一致 さ せ な い 構 成 と し た が ， 回 転 運 動 に 対 し て 精 度 が 劣 る た め 新 た に

3.3mH

の イ ン ダ ク タ を 用 い て 二 次 コ イ ル を 作 製 し た . 二 次 コ イ ル の 原 点 が 一 致 し ， 大 き さ が 小 さ く な っ た こ と で 操 作 性 が 向 上 し 測定データ の 解 析 が 容 易 に な っ た . ま た ， セ ン サ ア ン プ 回 路 に 改 良 を 加 え る こ と に よ り ， シ ス テ ム 全 体 の 分 解 能 が 向 上 し た . 平 行 移 動 量 分 解 能 ， 回 転 運 動 量 分 解 能 と も に 前 回 の 約

3

倍 と な っ た . 歯 の 運 動 を 測 定 す る 機 器 と し て は ほ ぼ 十 分 な 精 度 を 実 現 で き た と 考 え ら れ る . 今 回 ， 顎 運 動 と の 同 時 測 定 を 行 う に あ た り セ ン サ コ イ ル セ レ ク ト 回 路 を 新 た に 導 入 し た が ， 時 分 割 で 測 定 す る た め ， 顎 運 動 測 定 用二 次 コ イ ル の 各 コ イ ル か ら の 入 力 に 時 間 の ず れ が 生 じ る 上 に ，

F

F

T

は 256点で処理しでも 50顎 位/secし か 運 動 デ ー タ を 得 ら れ な い こ と と な っ た . 顎 運 動 測 定 で は 50 顎 位/secでも測定可能であるが， 側 方 滑 走 運 動 や 阻 唱 運 動 な ど の 機 能 時 の 歯 の 運 動 を 解 析 す る 際 に は 顎 運 動 に つ い て も 詳 細 に 解 析 す る こ と が 必 要 で あ り そ の た め に は ! 高 速 ， 高 分 解 能 ， 多 チ ャ ン ネ ル の A/D 変 換 器 が 必 要 で あ り ， ま た 高 速 D/A 変 換 器 を 使 用 す る こ と で 測 定 器 全 体 の 精 度 を 向 上 さ せ る こ と が で き る と 考 え て い る .

2.

歯 の 運 動 に つ い て 1)佼 合 力 計 を 介 在 さ せ た と き の 佼 み し め 各 校 頭 に 校 合 力 を 負 荷 し た と き の 三 次 元 的 移 動 量

(

D

)

は 被 験 歯 頬 側 岐 頭 佼 合 力 負 荷 時 に 最 も 大 き く ， 次 い で 前 方 歯 で あ る 犬 歯 に 佼 合 力 を 負 荷 し た と き ， 被 験 歯 佼 合 面 中 央 部 岐 合 力 負 荷 時 ， 被 験 歯 舌 側 岐 頭 岐 合 力 負 荷 時 の 順 で あ っ た . 移 動 量 と し て は 被 験 歯 頬 側 佼 頭 岐 合 力 負 荷 時 が 大 き か っ た が ， 佼 合 力 1kgf (9.8N) あ た り の 移 動 量

(

D

/

F

)

は 被 験 歯 頬 側 岐 頭 岐 合 力 負 荷 時 と 前 方 歯 佼 合 力 負 荷 時 で 10μm前 後 と ほ と ん ど 差 は な か っ た. また， ~交合力 1 kgf (9.8N) あ た り の 移 動 量 は 被 験 歯 頬 側 岐 頭 皮合 力 負 荷 時 ， 前 方 歯 校 合 力 負 荷 時 が 大 き く ， 次 い で 被 験 歯 校 合 面 中 央 部 ， 被 験 歯 舌 側 佼 頭 の

)

I

I

H

とな った. 本 研 究 で は ， 参 照 歯 に 対 す る 被 験 歯 の 運 動 を 解 析 し て お り ， 移 動 量 の す べ て が 歯 の 運 動 に よ る も の の み と は 考 え ら れ ず ¥ 歯 槽 骨 の 変 形 も 含 ん で い る と 考 え ら れ る . し か し ， 被 験 歯 頬 側n交頭佼合力負荷 時 に 比 べ て 舌 側 岐 頭 や 佼 合 面 中 央 部 で 校 合 し た と き に は 単 位 攻 合 力 あたりの移動量がノj，さく，その

3

方 向 成 分 も 小 さ か っ た . 移 動 方 向 -11

-は 頬 側 佼 頭 皮 合 力 負 荷 時 お よ び 岐 合 面 中 央 部 佼 合 力 負 荷 時 に お い て 頬 側 方 向 へ 移 動 す る 傾 向 が あ る が ， そ れ は 岐 合 面 中 央 部 よ り も 頬 側 岐 頭 岐 合 力 負 荷 時 に お い て 強 い 傾 向 を 示 し て い た . 反 対 に 舌 側 岐 頭 校 合 力 負 荷 時 に は 口 蓋 側 方 向 へ 移 動 す る 傾 向 が あ っ た . 単 位 岐 合 力 あ た り の 移 動 量 が 小 さ い 方 が 佼 合 力 負 担 能 力 が 大 き い と 考 え ら れ る こ と ， ま た 校 合 時 に 歯 列 を 離 関 す る 方 向 へ 歯 が 移 動 す る こ と は 食 片 圧 入 等 の 問 題 を 起 こ す 可 能 性 が あ る こ と か ら ， 上 顎 第 一 小 臼 歯 で は 岐 合 接 触 を 与 え る 部 位 と し て 舌 側 岐 頭 お よ び 校 合 面 中 央 部 に 設 定 す る の が 良 い の で は な い か と 考 え ら れ る . 前 方 歯 で あ る 犬 歯 に 校 合 力 を 負 荷 し た と き ， 被 験 歯 は 校 合 力 1kgf (9.8N) あ た り の 移 動 量 が 頬 側 岐 頭 佼 合 力 負 荷 時 と ほ ぼ 同 じ で あ っ た が ， 被 験 歯 の 運 動 は 隣 接 面 接 触 に よ る も の と 歯 槽 骨 の 変 形 に よ る もの 8)が考えられる . 被 験 者Cに つ い て は 前方 歯 と 被 験 歯 と の 聞 に 隣 接 面 接 触 が な く ， 被 験 歯 の 運 動 は す べ て 歯 槽 骨 の 変 形 に よ る も のと思われる. 図 19---22 における運動では主に頬側岐頭，舌側岐頭校合力買イ可 時 で 回 転 中 心 が 観 察 さ れ ， 被 験 者

A

だけでなく

B

，

C

に つ い て も 同 様 の 傾 向 が 示 さ れ た が ， 頬 側 ， 舌 側 岐 頭 岐 合 力 負 荷 時 で も 測 定 に よ っ て は レ ジ ン ブ ロ ッ ク を 介 し て 歯 に 対 し て 加 わ る 負 荷 の 方 向 が 必 ず し も 一 定 で は な い た め ， 回 転 中 心 が 観 察 さ れ な い 運 動 も あ っ た . 測 定 に 用 い た 岐 合 力 計 は 一 次 元 の 岐 合 力 し か 検 出 し な い た め ， 佼 合 力 の 垂 直 成 分 以 外 の 分 力 は 検 出 不 可 能 で あ る こ と か ら ， 岐 合 力 に 対 す る 歯 の 運 動 の 6自 由 度 解 析 を 行 う た め に は 岐 合 力 に つ い て も 6自 度 で 測 定 す る 必 要 が あ る と 考 え ら れ る . 2)顎 運 動 と の 同 時 測 定 今 回 の 研 究 で は 歯 の 運 動 と 同 時 測 定 を 行 っ た 下 顎 運 動 デ ー タ は 測 定 開 始 時 の 下 顎 位 と 岐 合 力 負 荷 時 の 下 顎 位 の 確 認 に 用 い る の み で あ っ た が ， 下 顎 運 動 は 機 能 運 動 時 の 測 定 を 行 う 際 に は 歯 の 運 動 と の 重 ね 合 わ せ が 比 較 的 容 易 で あ る こ と か ら ， 同 時 測 定 の 可 能 性 が 示 さ れ た こ と で ， 研 究 の 最 終 目 標 で あ る 顎 運 動 に 調 和 し た 股 合 面 形 態 の 設 計 に 大 い に 役 立 つ も の と 期 待 で き る . 3)岐 合 酸 合 位 で の 股 み し め

1

交 頭 販 合 位 で 強 度 岐 み し め を 行 っ た 際 ， 歯 の 運 動 測 定 用二次コイ ル は 両 側 の 二 次 コ イ ル 問 距 離 が 左 右 的 に 減 少 す る 傾 向 が あ っ た . 参 照 歯 を 反 対 側 に 設 定 し た た め 佼 頭 依 合 位 で は 参 照 歯 に つ い て も 岐 合

接 触 が あ り ， 岐 み し め に よ る 距 離 の 減 少 は 被 験 歯 ， 参 照 歯 両 方 の 運 動 が 含 ま れ て い る と 考 え ら れ る . 加 藤 9)は 佼 頭 蔽 合 位 の 岐 み し め 時 に 上 顎 歯 列 間 距 離 は 減 少 す る と 報 告 し て お り ， 同 様 の 測 定 結 果 が 得られた.

3

.

今 後 の 展 開 今 後 は ， 各 歯 種 に お け る 校 合 力 に 対 す る 歯 の 運 動 を 測 定 す る と と もに，機能運動時の歯の運動および顎運動を測定することで， 顎 運 動に調和した岐合面形態を明らかにする所存である.

v

.

結 論 歯 の 運 動 と 顎 運 動 が 同 一 測 定 器 で 測 定 可 能 な 高 分 解 能

6

自由度 運 動 測 定 器 を 用 い て 歯 の 運 動 と 顎 運 動 と の 同 時 測 定 を 行 い ， 以 下 の結 論を得た. 1 .測定器の高精度化を図るため， 新たに二次コイルを製作し， セ ン サ ア ン プ 回 路 に 改 良 を 加 え た と こ ろ ， 平 行 移 動量 分 解 能 は 1.3 μill，回転運動量分解能は 0.000170 を達成できた. 2. 試 作 し た 測 定 器 を 用 い て 3名 の 被 験 者 の 上 顎 右 側 第一小 臼 歯 について校合力負荷時の歯の運動を測定した.

3

.

各 校 頭 校 合 力 負 荷 時 に 運 動 の 収 束 す る 点 す な わ ち 回 転 中 心 が 歯の近傍にある場合とない場合があった. 稿 を 終 え る に あ た り ， 終 始 ご 懇 篤 な る ご 指 導 と ご 校 閲 を 賜 り ま し た坂東永一教 授 ， ご 教 授 を 賜 り ま し た 浅 岡 憲三教 授 ， 市 川 哲 雄 教授 に 深 甚 な る 謝 意 を 表 し ま す . ま た ， 歯 科 補 綴 学 第二講座の教室 員 の 方々に深謝しヨたします. 本 研 究 の 一 部 は 文 部 省 科 学 研 究 費 補 助 金 ( 基 盤 研 究A，課題番 号 08407064)ならびに科学技術振興調整費によった.ここに記して感 謝の意を表する. -13

-文献 1) 鈴 木 温.顎 位 ， 顎 運 動 の 表 現 方 法 に つ い て.顎 機 能

3

:

1

2

7

-

1

3

4

，

1

9

8

5

.

2

)

美 馬 さ と み . 顎 運 動 に 調 和 し た 校 合 小 面 の 形 態 . 補 綴 誌

3

2

:

6

2

4

-

6

3

8

，

1

9

8

8

.

3) 坂東永一， 薩 摩 登 誉 子 ， 重 本 修 伺. 高 分 解 能

6

自 由 度 運 動 測 定 器 の 開 発 . 印 刷 中 ( 参 考 論 文 と し て 添 付 ) • 4) 重 本 修 伺 ， 坂 東 永一. ブ ラ キ シ ズ ム 解 析 用 顎運 動 測 定 器 の 開 発. 補 綴 誌

4

0:

3

7

9

-

3

8

9

，

1

9

9

6

.

5) 郡 元 治 ， 坂 東 永 一 . 磁 気 位 相 空 間 を 応 用 し た 上 顎

6

自 由 度 下 顎

6

自 由 度 運 動 測 定 器 の 試 作 . 補 綴 誌

3

7

:

3

3

7

-

3

4

9

，

1

9

9

3

.

6) 鈴 木 温.デ ィ ジ タ ル 方 式 下 顎 運 動 測 定 器 に よ る 下 顎 限 界 運 動 の

6

自 由 度 解 析 . 補 綴 誌

3

1

:プローブ

2

5

，

1

9

8

7

.

7)藤 村 哲 也 ， 坂 東 永 一.ディ ジ タ ル 方 式 顎 運 動 測 定 器 の 開 発 . 補 綴 誌

3

5

:

8

3

0

-

8

4

2

，

1

9

9

1

.

8)三 浦 宏之 ， 古 木 譲 ， 長 谷 川 成 男 ほ か.岐 合 力 に よ る 歯 周 組 織 の 歪 み - 上 顎 臼 歯 部 に つ い て 一 .補綴誌

3

7

:

1

3

0

5

-

1

3

1

1

，

1

9

9

3

.

9) 加 藤 均 . 歯 周 組 織 の 機 能 状 態 に 関 す る 研 究 第

2

報 臼前の 機 能 時 の 変 位 と 安 静 時 の 脈 動.補 綴 誌

2

6

:

1

3

3

-

1

4

7

，

1

9

8

2

.

図 表 の 説 明

表 1 Demographics of subjects and teeth 被 験 者 お よ び 被 験 歯 の 構 成

表 2 Magnetic phase shift and phase detecting error during translation at axes

平 行 移 動 時 の 位 相 変 化 量 と 位 相 検 波 誤 差

表

3

Average magnitude of tooth movement at the peak buccal cusp

loading

頬 側 岐 頭 佼 合 力 負 荷 最 大 時 の 歯 の 運 動 の 平 均 値

表 4 Average magnitude of tooth movement at the peak palatalcusp

loading

舌 側 佼 頭 校 合 力 負 荷 最 大 時 の 歯 の 運 動 の 平 均 値

表

5

Average magnitude of tooth movement at the peak central fossa

loading

岐 合 面 中 央 部 岐 合 力 負 荷 最 大 時 の 歯 の 運 動 の 平 均 値

表 6 Average magnitude of tooth movement at the peak anteriortooth (canine) loading

前 方 歯 校 合 力 負 荷 最 大 時 の 歯 の 運 動 の 平 均 値

表 7 Mandibular position at the beginning atocclusal loading 佼 合 開 始 時 に お け る 下 顎 位 図 1 Primary coils 一 次 コ イ ル 図

2

The frame of reference 座 標 系

戸 、

J 寸 i i

図 3 図 4 図

5

図

6

図 7 Arrangement for occlusal force loading 岐 合 力 負 荷 法

Block diagram of themeasuring system

測 定 シ ス テ ム の ブ ロ ッ ク ダ イ ア グ ラ ム

Composition ofsecondary coils

二 次 コ イ ル の 構 成

Secondary coils to detect tooth movement

歯 の 運 動 測 定 用 二 次 コ イ ル

Arrangement of secondary coils for simultaneous measurement of

tooth movement and jaw movement

歯 の 運 動 と 顎 運 動 と の 同 時 測 定

図 8 Recording scene

測 定 風 景

図

9

Tooth movement during buccal cusp loading (sub.A)

頬 側 佼 頭 皮 合 力 負 荷 時 の 歯 の 運 動 (被験者A)

図 10 Tooth movement tracks during buccal cusp loading (projections)

頬 側 岐 頭 校 合 力 負 荷 時 の 歯 の 運 動 経 路 (三平面投影図)

図 11 Tooth movement during palatal cusp loadi時 (Sub.A)

舌 側 岐 頭 皮 合 力 負 荷 時 の 歯 の 運 動 (被験者

A)

図 12 Tooth movement tracks during palatal cusp loading (projections)

舌 側 岐 頭 佼 合 力 負 荷 時 の 歯 の 運 動 経 路 (三平面投影図)

図 13 Tooth movement during central fossa loading(Sub.A)

図 14 Tooth movement tracks during central fossa loading (proj ections)

反 合 面 中 央 部 岐合力負荷時の歯の 運 動経路 (三平 面 投影図)

図 15 Tooth movement during anterior tooth (canine) loading (Sub.A)

前 方 歯 岐 合 力 負 荷 時 の 歯 の 運 動 (被 験 者A)

図 16 Tooth movement tracksduringanteriortooth(canine)loading (projections)

前 方 歯 岐 合 力 負 荷 時 の 歯 の 運 動 経 路 (三平 面 投 影 図)

図 17 Mandibular movement during buccal cusp loading(sub.A)

頬 側 佼 頭 岐 合 力 負 荷 時 の 下 顎 運 動 ( 被 験 者A)

図 18 Occlusal force and tooth translation (Sub.A ， buccal cusp loading)

校 合 力 と 歯 の 三 次 元 的 移 動 量 ( 被 験 者

A

頬 側 岐 頭 岐 合 力負

荷時)

図 19 Frontal view of tooth movement pathways (Sub.A ， buccalcusp

loadi時)

前 頭 面 内 に お け る 歯 の 運 動 経 路 (被 験 者

A

， 頬 側 岐 頭 皮 合 力 負荷時)

図 20 Frontal view of tooth movement pathways (Sub.A ， palatalcusp

loadi時)

前 頭 面 内 に お け る 歯 の 運 動 経 路 (被 験 者

A

， 舌 側 岐 頭 皮合力 負荷時)

図 21 Frontal view of tooth movement pathways (Sub.Aフcentralfossa

loadi時) 前 頭 面 内 に お け る 歯 の 運 動 経 路 (被 験 者

A

， 岐 合 面 中 央 部 岐 合 力 負 荷 時) つ / 寸 I よ

図 22 Frontal view of tooth movement pathways (Sub.Aヲanterior tooth

(canine) loading)

前 頭 面 内 に お け る 歯 の 運 動 経 路 ( 被 験 者

A

， 前 方 歯 岐 合 力 負

荷時)

図 23 Distance between left and right secondary coils and incisal point

transfer clenching in intercuspal position (Sub.A)

佼 頭 最 合 位 で の 岐 み し め 時 に お け る 二 次 コ イ ル 間 距 離 と 下 顎

Age

ubject

A

31

ubject

B

34

Subject

C

27

表

1

Den10graphics

of

subjects

and

teeth

被験者および被験歯の構成

Subject' s tooth and reference's tooth

Proximal

teeth

In

tact

teeth

In

tact

teeth

In

tact

teeth

三」

Labioversion

し

ι

Inlay(occl

usal

surface)

2mn1

interproxin1al

spac

e

H

三

FCK

表

2

Magnetic

phase

shift

and

phase

detecting

error

during

translation

at

axes

平行移動時の位相変化量と位相検波誤差

x -direction y -di rection

z

-direction Phase shift ( /n1m) 0.131 0.127 0.136 Phase detecting error ( 1.70 X 10 -tj 1.87 X 10 -tj 1.52 X 10 -tj Rcsol vin 只 p 0 'v V e r ( n1 n1 ) 1.29X10 -3 1.47 X 10 -3 1.12 X 10 -3

F

F

T

points : 512

表

3

Average magnitude

o

f

t

o

o

t

h

movement

a

t

t

h

e

peak buccal cusp loading

頬側岐頭皮合力負荷最大時の歯の運動の平均値

Sub.A

S

u

b

.

B

S

u

b

.

C

D

218 208 380 (μm) (148~ 249) (161--252) (359--407) X 114 122 261 (μm) (62 --1 73) (79--133) (148--311) y -94 -113 -186 (μm) (-136 ---42) (-138 ---75) (-234 ---129) Z 152 119 192 (μm) (95 --193) (53 --169) (156--240)

。

X -0.437 -0.415 -0.495

c

)

(-0.681---0.103) (-0.481 ---0.337) (-0.659---0.200)

。

y _{-0.369 -0.498} -0.774

c

)

(-0.414 ---0.306) (-0.561---0.407) (-0.968 ---0.615)

。

Z _0.033 -0.013 -0.034

c

)

(-0.031 ---0.081) (-0.163 --0.045) (-0.111 --0.016)

F

20.0 21.7 23.4 (kgf) (18.2 --21.8) (19.9--22.5) (19.7--25.9)

D/F

10.9 9.6 16.4 (μm/kgf) (7.7--12.4) (7.8--11.6) (13.9--19.3) 日 8 11 6

A

v

e

r

a

g

e

(

R

a

n

g

e

)

表

4

A

verage magnitude o

f

t

o

o

t

h

movement

a

t

t

h

e

peak p

a

l

a

t

a

l

cusp loading

舌側佼頭皮合力負荷最大時の歯の運動の平均値

Sub. A Sub. B Sub. C

D

85 87 142 (μm) (63----175) (63 ----105) (83--185) X 66 73 106 (μm) (27 ----117) (62 ---92) (59 ---155) y 49 12 61 (μm) (14 ~ 126) (-60 ---47) (20 --129) Z 1 16 57 (μm) (-35 --19) (-53 --69) (-12 --103)

。

X _{0.175 0.211 0.298}

c

)

(0.120 --0.218) (0.110 --0.297) (0.212 --0.388)

。

y _{-0.199 -0.480 -0.557}

c

)

(-0.259 ---0.138) (-0.583 ---0.421) (-0.686 ---0.333)

。

Z _{-0.207 -0.238 -0.164}

c

)

(-0.234 ---0.169) (-0.283 ---0.204) (0.210 ---0.115)

F

20.1 20.6 24.0 (kgf) _{( 18.8 --2 1.9) (19.2--22.3) (19.3----28.1)}

D/F

4.3 4.2 6.0 (μm/kgf) _{(3.0 --8.5) (3.2----5.5) (3.9----8.2)} 日 _{11 10 9} A. verage( Range )

表

5

A

verage magnitude o

f

t

o

o

t

h

mO¥

T

ement

a

t

t

h

e

peak

c

e

n

t

r

a

l

f

o

s

s

a

loading

佼合面中央部岐合力負荷最大時の歯の運動の平均値

S

u

b

.

A

S

u

b

.

B

S

u

b

.

C

D

130 139 158 (μm) (95~ 156) (107 ~ 192) (78 ~ 272) X 113 115 100 (μm) (85~ 148) (93~133) (45 ~ 153) y -22 -46 69 (μm) (-1 ~- 42) (-20 ~-101) (1~ 168) Z 57 60 82 (μm) (35~ 81) (37 ~ 94) (10 ~ 183)

。

X -0.024 -0.051 0.089

c

)

(-0.075 ~ 0.024) (-0.179 ~ 0.044) (0.020 ~ 0.200)

。

y _-0.236 -0.572 -0.625

c

)

(-0.289 ~ -0.172) (-0.649 ~ -0.~;19) (-0.744 ----0.516)

。

Z _-0.116 -0.163 -0.142

c

)

(-0.155 ~ -0.098) (-0.298 ~ -0.089) (-0.239 ~ -0.087)

F

20.4 20.5 22.8 (kgf) (17.8~ 22.4) (19.7 ~ 21.0) (20.4~ 25.1)

D/F

6.4 6.8 6.8 (μm/kgf) (5.4~ 7.6) (5.1~ 9.7) (3.8--11.5)

n

11 6 8

A

v

e

r

a

g

e

(

R

a

n

g

e

)

表

6

A

verage magnitude o

f

t

o

o

t

h

movem

e

n

t

a

t

t

h

e

peak a

n

t

e

r

i

o

r

t

o

o

t

h

(

c

a

n

i

n

e

)

l

o

a

d

i

n

g

前方歯佼合力負荷最大時の歯の運動の平均値

S

u

b

.

A

S

u

b

.

B

S

u

b

.

C

D

135 158 242 (μm) (108~ 198) (131~ 189) (138~ 495) X 88 131 109 (μm) (54~ 159) (84~ 182) (37----251) y -33 -67 -166 (μm) (-88 ----171) (-25 ---140) (-76 ~- 371) Z 35 21 130 (μm) (-69----93) (-52 ----60) (79----210)

。

X -0.027 -0.158 -0.110

c

)

(-0.088 ~ -0.005) (-0.238 ----0.027) (-0.178 ~ -0.034)

。

y _{-0.159 -0.525 -0.409}

c

)

(-0.217 ----0.010) (-0.601---0.458) (-0.474 ---0.293)

。

Z _{0.050 -0.079 -0.036}

c

)

(-0.010 ----0.071) (-0.198 ---0.033) (-0.093 ----0.022)

F

12.4 16.4 22.2 (kgf) _{(8.8 ----14.1) (13.7----18.3) (16.6----24.8)}

D/F

_{11.3 9.6 11.1} (μm/kgf) _{(8.3~ 22.4) (7.6 ----10.7) (5.6 ~ 21.4)}

n

_{11 9 11}

A

v

e

r

a

g

e

(

R

a

n

g

e

)

表

7

Mandibular

position

at

the

beginnlng

at

occlusal

loading

l

皮合開始時における下顎位

Di X y Z

。

X

。

y

。

Z (m l11) (mm) (111m) (111m)

c

)

c

)

c

)

bu じじ et1 じL1 SP IO e.l d Sub. A 18.7 0.1 l. 0 -18 . 7 0.366 9.803 0.428 Sub. 13 16.3 0.7 3 . 0 -16.0 0.165 8.388 l. 395 Sub. C 19.7 -2.2 l. 8 -19.2 0.481 10.441 0.310 palel Le tl CllSP load Sub. A 18.7 -l. 1 0.8 -18.6 0.384 9.991 0.274 Sllb. B 16.0 -0.3 2.9 -15.7 0.063 8.399 l. 364 Sub. C 19.4 -2.8 0.6 -19.1 -0.516 10 . 982 -0.1 73 じ cnLral [ossa load Sub. A 17 .4 0 . 5 l. 2 -17 . 3 0.303 9.067 0.466 Sub.13 15.8 -0.8 4.1 -15 . 2 0.136 7.849 l. 848 Sllb.C 19.4 -1. 9 0.9 -19.0 -0.102 10.545 0.0 ，1 17 じ el I1 i I1 C loacl Sllb. A 16.9 -2.5 0 .4 -16.7 0.386 9.359 0.109 Sllb. B 13.9 l. 5 2.2 -13.5 0.043 6.749 0.894 Sul コ .C 17.9 -0 . 9 -2.0 -17.8 -0.075 12.879 -l. 932 D i =( x ~+ y 2 + Z 2 ) 1 / 2 (n = 5)

ム ヘ ヤ

h

タ

《

。

_υ h ・H 吋 の 一 刊 F→

図

己 亡

( 円

Z

。

X

X

X

。

Z

Y

D

=

(

X 2

+

y2

+

Z2 ) 1 /2

図

2

The

frame

of

reference

D : Thrcc din1cnsional translation

座標系

D: 三次元的移動 量

Secondary

coil

Occl

usal

table

P

QU Uσb

cn

-唱Ei

dd

ωα

ul

B

Central

fossa

loading

DA

QU Uσb

cn

dd

十Lnd

ao

唱EEi

a

咽EEi

pi

図

3

Arrangement

for

occlusal

force

loading

岐合力負荷法

nlagnetic fields

ー_._/

~ senso~ amplifier I for tooth movement A/D converter SDS sensor amplifier I __ IDASBOX 20/50 伽 jaw movementMsem circuit

￨

Ocω

山附 m 伽

1--amplitude detect process DEC alpha station 255/233 trigger signal 13.1072

MIlz

7tu

n-mKM

m

恥

η

eCAり -ttI _{P3 ・}

Y3

S11 n w O AU_昔t ---a

gω

nr

uc

n u

o

pL trigger signal generator 102.4 kH z digital wave oscillator coil 【 lriver I~

1:

D/A converter :: Workstation SDS : : DEC : DASBOX 16/100: : alpha station 255/233 :

図

4

Block

diagram

of

the

measuring

system

測定システムのブロックダイアグラム

~

N

賢

建

e

ム ヘ ヤ

hνR1

2

5

υ

台付℃巴

( ) υ ω

∞ ﹄ O 口

o

z

z

o

(

門 戸 H C υ

同

の

図

ム ヘ ヤ

h

対

川

口

以

促

震

諮

問

(

も

咽

言

ω

呂

ω

﹀

0

5

4

ω

0

2

ぢ

お

ω

℃

2

2

5

υ

ヘ ご 勾 ℃ 口

( ) υ ω

∞

二

ω

岬岬 -戸 一 ず "

三一

ド

ー- ，.

-三一(Q

一

一

守 一

一

一

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回

一

時

。

図

{

同

_震世

E

Q

ー

極

刑

訴

υ

︹ 六 酬 明 ( も

~*l

..+-J

0

5

区 三 ℃ 口 付 言

ω

日

ω

~

。

ロ

ω

ロ

し

{ ω ﹀ ﹀ O 戸 ロ 戸

{ ω

o o

u

叫 何 回

ω

呂

ω

﹄

コ

ω

M

r

u

E

ω

コ

o ω

口

.

5

-吋 ( ) υ h ' H 吋 ℃ 口 o υ ω の 回 。 一 }

コ ロ

ロ

ぴ7 H ロ

ω

切 口 吋 ' H

。 同

ω

一

ロ

ω

戸 H ~

ド

図

(j)

ロ

(j) にJ ぴ3 む心

.

5

眠

言

8

匡

{

同

芸

出(j) τ照口3

α

コ

図

D

X

y

Z

。

X

。

y

。

Z

F

図

9

J~ぺ同一

円 100川

ィー~ヘω~一円

100μm

B

a

c

k

- / W-..r戸 凶 戸

日

100μm

R

i

g

h

t

一\一~ノ Up

卜…~k九六且l∞

Down

+

I

0

.

5

0 ~ / 十

_10.

₅

一~\ー/

十 一一一一J一一一ー~一ーー

二

日

0

.

5

一

一

I I10

k

g

f

。

2

4

6

(

s

e

c

)

Time

Tooth movement d

u

r

i

n

g

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u

c

c

a

l

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u

s

p

l

o

a

d

i

n

g

(

S

u

b

.

A )

頬側佼頭佼合力負荷時の歯の運動(被験者

A)

図

10

Tooth

movement

tracks

during

buccal

cusp

loading

(projections)

頬側佼頭岐合力負荷時の歯の運動経路(三平面投影図)

I -IorizontaI view Right Frontal vicw Right 'lgillai view Front

100μm

Back Left

Sub.B

aTEEL n o rI R且 Left

Sub.C

Back

Sub.

A

D

一一一~一一\一一一円 100 川

X ~ー「ー~ヤ司、

一

I I100μm

B

a

c

k

L

e

f

t

~ F

円

100μm

y

R

i

g

h

t

Up

一

一

_{I I100μm}

Z ~J..._f Down

。

X

+

J~一一ー\一、一

L5

。

y

+

_

l

l

i

5

。

Z 十

」

ユ

0

.

.0

5

}ー~~~

F

一

I I10

k

g

f

。

2

4

(

s

e

c

)

Time

図

1

1 Tooth movement d

u

r

i

n

g

p

a

l

a

t

a

l

c

u

s

p

l

o

a

d

i

n

g

(

S

u

b

.

A )

舌側岐頭皮合力負荷時の歯の運動(被験者

A)

B a ck Left Horizontal vicw Right Front Left Frontal view Right Back ayt--n o rsA F agittal vicw

m

rJ ハU ハU 1ょ

Sub.

A

Sub.B

Sub.C

図

1

2

Tooth

movement

tracks

during

palatal

cusp

loading

(projections)

舌

側

1

交

頭

1

交合力負荷時の歯の運動経路

(三

平

面

投

影函)

D

- 大

一 一 円

100

μ

m

一/戸~一

円

100μm

X

_一

Back Left

口

_100μm

y

Right

Up

b..C:.ι~庁一~へ~

1100μm

Z V~九__.._ー'--'" Down

。

X

+

」

工

0

.

5

。

y

+

一一円

05

一一

一

一

一

一

) J

。

Z

+

c::..-.<-~

円

。

5

F

。

2

4

(

s

e

c

)

T

i

n

1

e

図

1

3

Tooth movement d

u

r

i

n

g

c

e

n

t

r

a

l

f

o

s

s

a

l

o

a

d

i

n

g

(

S

u

b

.

A )

校 合 面 中 央 部 佼 合 力 負 荷 時 の 歯 の 運 動 ( 被 験 者

A)

B a ck l-Iorizontal view Right Left Front Frontal vicw Right Left a g ittal view Front Back

100μ

m

Sub.

A

Sub.B

Sub.C

図

1

4

Tooth

movement

tracks

during

central

fossa

loading

(projectionJS

佼合面中

央

部

校合力

負荷時

の

歯

の

運動経路(三平面投影図)

D

一一一~六\ー)円 100 川

X

一~一\

、

』

ー

ー

ー

ー

ー

、

J

'

"

ー

『

、

口

100μm

Back

y

一

旦

ー

100μm

Right ~に~一' Z

~へ」且ー100μ

Down

。

X

+

円

。

5

一

。

y

+

[1

.5

。

Z 十

[1

.5

F

「

寸

1

0

kgf

。

2

4

6

(

s

e

c

)

Time

図

1

5

Tootb movement d

u

r

i

n

g

a

n

t

e

r

i

o

r

t

o

o

t

h

(

c

a

n

i

n

e

)

l

o

a

d

i

n

g

(

S

u

b

.

A )

前方歯佼合力負荷時の歯の運動(被験者

A)

Back Horizontal view Right Left Front Frontal vicw Right Left Sagittal vicw Front Back 100μ m

Sub.

A

Sub.B

Sub.C

災

116

Tooth

movement

tracks

during

anterior

tooth

(canine)

loading

(projections)

前方歯校合力負荷時の歯の運動経路(三平面投影図)

，

D

i

Front X Back Left

y

Right Up Z Down

。

X

十

。

y

+

。

Z

+

F

( /

L

ぜv.… Aーι( 戸Aー.r--"\""--ー~九九a ・

「

寸 100μm

~...._司

t~ー~

r~~ぃ n

100μm

。

2

~

~ームへ「寸 100μm ~~のj

4

T

i

n

1

e

n

O

_.

5

円

0

.

5

一

円

0

.

5

「

寸 10

kgf

6

(

s

e

c

)

図

1

7

Mandibular movement d

u

r

i

n

g

b

u

c

c

a

l

c

u

s

p

l

o

a

d

i

n

g

(

S

u

b

.

A )

頬側佼頭皮合力負荷時の下顎運動(被験者

A)

0.2

5

¥、ーノ j---ーーーーー・・・・・・・・・・・・・・ ____________l___ ・.・・・・・ーーーー -~ ーーーーー---ーーーーーーーー a a - -a ' ' ' ' '

.

.

.

' . '・

.

. ロ_OZ2∞口付 eHrHL ハU ハU

10

Occlusal

force

(kgf)

20

火

118

Occlusal

force

and

tooth

translation

(Sub.A

ぅ

buccal

cusp

loading)

l

皮合力と歯の

三

次元的移動

量

(被験者

A

，頬側岐頭

1

交合力

負荷時)

Z

』

/t?・

~~…

~，

/

ハ

桁

1

〆

ト

~

"

f

(

iP

)

グ

¥

晴子{

、《

仏

吋

ド

γl

¥

ヘ

叫

s

/'

:

γ

/

¥

，¥"，

ヘーベメノ

L 一一 1 10011 m

19

Frontal

vi

門

?412t2312ffJP

伽

ays

(Subλbuccal

ωp

loading)

Cross line reprcsents initial points

前頭市内に

p:LAti

書

P

運動経路(被験者

A

，頬側佼頭股合力負荷時)

十字は運動開始点

図

20

100μm

FrontalmV1ttErrrra

伽

ays(Sub

人

p

山

al

cusp

loading)

Cross linc rcprcscnts initial points

前頭而内に?出

:y1

日

;1

官

￨J

品

i

十字は運動開始点