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Title 「顎骨疾患プロジェクトからの情報発信」１９．顔面エ
ピテーゼ製作における口腔内スキャナ応用の試み
Author(s) 中島, 純子
Journal 歯科学報, 122(2): 113‑119
URL http://doi.org/10.15041/tdcgakuho.121.113 Right
Description
はじめに
顎顔面補綴とは，腫瘍，外傷，炎症，先天奇形な どが原因で，顔面または顎骨とその周囲組織に生じ た欠損に対し，非観血的にあるいは再建やインプラ ント手術との併用により人工物で補塡・修復し失わ れた機能と形態の回復を図ること，と定義されてい る。対象とする欠損は口腔内にとどまらず，顔表面 の実質欠損にもおよび，顔面の欠損に対して製作さ れる装置は顔面エピテーゼとよばれる。顔面エピ テーゼの歴史は古く，２世紀ごろにはインドや中国 で漆を用いた鼻のエピテーゼが製作されていたとい う記録もあるが１），医学の一環としての顔面エピ テーゼは，１６世紀のフランスの Ambroise Pare に よる銀を使用した鼻や耳の欠損に対するエピテーゼ が最初の報告とされている２）。検索し得た範囲での 本邦におけるエピテーゼの報告は，歯科学報１４巻
（１９０９年）に収載されている Turner CR，早川雲 籟による 歯科補綴術ニ於ケル顔面外貌ノ復舊 ， 歯科学報２０巻（１９１５年）に収載されている入戸野ら による 顔面及鼻翼缺損ニ歯科学的補綴装置ヲ施セ ル一治験例 が最初と思われる。
近年，再建外科の手技の向上により，腫瘍切除後
に生じる顔表面の欠損は，外科的再建手術により修 復がされることも多い。しかし，例えば眼窩および その内容物と鼻の欠損，というように欠損が複数の 領域に及ぶ症例，腫瘍の経過観察が必要な症例，ま た患者の手術耐用能などによっては，顔面エピテー ゼでしか機能・審美の回復が得られないこともあ る３）。そのため外科的再建術や組織再生術が発達し た現在でも，顔面エピテーゼによる治療は社会復帰 を前提とした顔面の形態，機能の改善のための有用 な選択肢の一つであるとされている１）。一方で，顔 面エピテーゼの適用となる症例でも，顔面エピテー ゼを製作できる施設が限局されていることから，治 療の機会が得られない症例が多いことも事実であ る。顔の審美性の回復という非常に繊細な目的を達 するために，顔面エピテーゼの製作には複雑で細や かな作業や工程，経験が必要とされていることも，
顔面エピテーゼが広く普及しない一因と考えられ る。本稿では，従来法とデジタル技術を用いた顔面 エピテーゼの製作についての現況と，簡便な顔面印 象採得方法として口腔内スキャナを用いた顔面の光 学印象の可能性について，得られた知見を紹介す る。
本邦における顔面エピテーゼの普及状況
顔面エピテーゼ治療は古くから行われているが，
本邦においては，顔面欠損を有する患者の治療の選 択肢として常に考慮されているとは言い難い状況で ある。２００９年に日本顎顔面補綴学会が行った全国８９ 施設を対象とした「顎顔面補綴の診療領域に関する 調査」における「エピテーゼに関するアンケート」４）
歯学の進歩・現状
「顎骨疾患プロジェクトからの情報発信」
１９．顔面エピテーゼ製作における口腔内スキャナ応用の試み
中島純子１−３）
１）東京歯科大学口腔科学研究センター，２）東京歯科大学研究ブランディング事業
３）東京歯科大学オーラルメディシン・病院歯科学講座
キーワード：私立大学研究ブランディング事業，顎骨疾患 プロジェクト，エピテーゼ，口腔内スキャナ
（２０２２年３月２日受付，２０２２年３月３０日受理）
http : //doi.org/１０.１５０４１/tdcgakuho.１２２.１１３ 連絡先：〒２７２‐８５１３ 千葉県市川市菅野５−１１−１３
東京歯科大学オーラルメディシン・病院歯科学講座 中島純子
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は，過去５年間におけるエピテーゼ治療の症例数は ９１例であり，１施設の年間症例数は最大２症例で あった。顔面エピテーゼは医療機関以外でも製作さ れることがあるため，一概に症例数が減少している とは言い切れないが，過去の調査に比べると症例数 は減少傾向にある。その要因として，エピテーゼ治 療の経験のある歯科医師，歯科技工士の減少，エピ テーゼ材料となるシリコーンや着色材料，接着剤の 入手の困難性，製作過程や技術が複雑なことがあげ られる。
従来法による顔面印象採得とエピテーゼの製作
歯列の印象採得には，トレーに印象材を盛り対象 歯に圧接をするが，通法の顔面印象採得は印象材を 直接顔面に塗布する。一般的にはアルギン酸塩印象 材が使用されるが，細部までの印象を可能とするた めに流動性を高くする必要があり，歯列模型を採得 する時のメーカー指示の粉液比に比べて，水量を約 ５０〜６０％多くする１）。また，印象材撤去時や石膏注 入時の変形を防ぐため，即硬性の印象用石膏などで 印象材を保持する必要がある。印象材と印象用石膏 を媒介させるために印象材がゲル化しないうちに，
素早く印象材の表面をガーゼなどで覆い，ガーゼの
上に印象用石膏（キサンタノ，クルツァージャパン）
を積層しトレーの代用とする（図１）５）。重みのある 印象用石膏の代替として，形成外科でギブスの材料 として使用されるキャスティングテープなどを用い て，顔面印象用の個人トレーとすることもある６）。
印象採得後，硬石膏を使って顔面模型を製作す る。模型上でワックスを用いて顔面エピテーゼのパ ターンを造形し，試適，調整を経て義歯の製作過程 と同様に，重合のために石膏埋没を行い，流蝋後に シリコーンを塡入して加熱重合を行う。色調の適合 性は顔面エピテーゼの良否を決定する大きな要因で ある。半透明のシリコーン材料に専用の着色顔料を 用いて，ベースになる皮膚色のシリコーンを作製 し，顔面の皮膚感や凹凸，血管などの微妙な構造を 再現するために彩色を入れ込み（内部彩色），皮膚 色のシリコーンを慎重に流し込み，加熱重合を行う
（図２）。シリコーン硬化後トリミングを行い患者 に試適し，外部着色を行い色調を整え，表面コー ティングを行う。顔面エピテーゼは専用の接着剤，
眼鏡などで顔面に装着する。本邦では，顔面エピ テーゼ専用のシリコーン材料は個人輸入に頼ってい たが，同等の性質を有し代用可能な義歯用軟質裏装 材７）（シルフィ，ジーシー）が販売された。保険診
図１ 従来法による印象採得
１１４ 中島：顔面エピテーゼへの口腔内スキャナの応用
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療の対象ではなく，価格は施設や欠損の部位や大き さで異なる。
顔面エピテーゼへのデジタル技術の応用
一般的な従来法で顔面印象を採得する際には，直 接顔面に流動性の高い印象材を使用する必要がある が，座位で印象採得を行うことは困難なためリクラ イン位で採得を行う。顔の軟組織は体位を変えただ けでも重力により変形し，特に鼻付近の変形量は大 きく水平位では垂直位より約２mm 低くなるという 報告８）もある。口腔内の補綴物に要求される寸法精 度ほど，顔面印象に要求される寸法精度は高くない ため，臨床的には１mm 程度の変形は大きな問題と はならないとされている８）。しかし，印象採得時に は印象材等の重さによる軟組織の形態の変形も加わ り，複数の要因により実際の顔面形態と印象採得か ら得られた作業模型との寸法変化は適合に多少なり とも影響を与える。また，鼻や口周囲を含む顔面印 象採得時には，呼吸のための通気口となるストロー 等をくわえる必要もあり，さらに印象採得中は体動 ができないため，患者の負担も少なくはない。これ らの問題や形状データの保存の観点から，近年，非 接触型のデジタルデバイスにより，顔面の形状の取 得や CAD によるエピテーゼの設計が行われるよう になってきた。
顔面エピテーゼに対するデジタルデバイスの利用
に関するレビュー９）によると，顔面の形態の取得は CT データ，MRI データ，低出力レーザーを利用し た非接触式三次元デジタイザ，写真測量法を用いた 三次元表面撮影システム，光学式三次元スキャナが 主に用いられている。しかし，CT や MRI データ は顔面の軟組織の精度が低く，写真測量法を用いた 三次元表面撮影システム１０−１３），低出力レーザーを利 用した非接触式三次元デジタイザ１４，１５），光学式三次 元スキャナ１６）が比較的多く使用されている。
顔面の表面形状測定により得られた３D データ は，Stereolithography（STL）データに変換され，
エピテーゼをデジタル技術で製作する際には，三次 元画像編集ソフトウェア上でエピテーゼの設計が行 われる。眼窩や耳介などのように左右に対となる器 官が存在する場合は，手術等の侵襲が及んでいない 健康側の器官の形状データを反転し欠損部に重ね合 わせ周囲と移行的にし，実際に測定された欠損領域 を有するデータとの差を顔面エピテーゼのデータと する１０）。エピテーゼの設計後，３D プリンティング でエピテーゼを完成させている症例報告１６，１７）も散見 されるようになってきたが，ワックスパターンを使 用した方が，エピテーゼ表面の質感やしわの調整が 行いやすい。そのため，いずれかの過程でワックス パターンをマニュアルで製作し，患者に試適し形態 修正を行ったのちに，通法に従って埋没，内部採 色，シリコーンの塡入を経て完成させるデジタル技 図２ 従来法による，耳介エピテーゼの製作過程
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術と従来法のハイブリッド法の方が多い９）。特に，
色調や繊細な彩色のクオリティは，現況，手作業に よる技術がデジタル技術に勝っていると思われる。
従来法により作製した模型と口腔内スキャナを 用いた光学印象法の形態データの検討
現在，顔面領域の非接触型のスキャナとして，工 業製品などに用いられるポータブル３D スキャナが 使用されるが，本邦では多い施設でも年間に数例の 症例に対する設備投資としては，費用対効果が低い と考えられる。そこで，本研究では歯科臨床で導入 が進んでいる口腔内スキャナの顔面補綴領域への適 用の可能性を検討することとした。予備的な研究と して，口腔内スキャナを用いた顔面印象採得の再現 性についての検討，従来法によるアルギン酸系印象 材を使用した印象採得により得られた顔面模型と，
口腔内スキャナにより得られた三次元形状データの 比較を試みた。顔面エピテーゼ製作は，欠損部に可 動域が含まれると難易度があがる。本研究では，比 較的製作が容易とされる鼻の欠損を想定して行っ た。従来法による印象採得は，前述した手法で行い 硬石膏を用いて模型を作製した。
鼻周囲の光学印象には，口腔内スキャナ（Trios ３オーラルスキャナ，３Shape A/S）を，顔面模型 のスキャニングにはモデルスキャナ（松風 S-WAVE スキャナ D２０００Ⓡ）を使用した。口腔内スキャナを 用いた印象採得は座位で行い，２人の術者が１回ず つ行った（図３）。各スキャニングで得られた STL
データは，三次元データ解析ソフト（GOM-Inspect, GOM）を用いて，ソフトウェア内のベストフィッ トアルゴニズム法で重ね合わせを行い，形状の相違 の解析を行った。
口腔内スキャナを用いた印象採得方法の 再現性の検討
口腔内スキャナを用い，２人の術者が１回ずつ同 一被検者の鼻周囲のスキャニングを行い，得られた ３次元データを重ね合わせ偏差を求めることによ り，計測者間における印象採得の再現性について検 討を行った。解析点は，左右内眼角の内側，鼻背，
鼻尖，左右鼻翼部，外鼻孔の両側とした。検者間の 計測データの相違は，右側外鼻孔の外側で最も大き
図３ 口腔内スキャナによる光学 印象
図４ 検者間の測定値の検討
１１６ 中島：顔面エピテーゼへの口腔内スキャナの応用
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く０．５１mm，鼻背部で０．２２mm であったが，他 の 測定点は０．１mm 未満であった（図４）。顔面エピ テーゼ作製に求められる制度は１mm とされてお り，術者の相違よる再現性に問題はないことが示さ れた。
従来法による模型と光学印象の形状データの相違
従来法のアルギン酸ナトリウムで顔面印象を採得 し，製作した顔面の石膏模型をスキャニングして得 られた三次元形状データと，口腔内スキャナを用い て得られた三次元形状データを重ね合わせることに より，表面形状の偏差を解析した（図５，６）。解 析点は，左右の内眼角の内側，鼻背，鼻尖，左右鼻 翼部，外鼻孔の両側とした。従来法の印象により製 作した模型は，光学印象データに比べて，鼻尖およ び鼻背部が光学印象よりも２．５mm，１．４mm 低く，
鼻翼の側方の側方部は模型の方が右側で３．０mm，
左側で３．７mm の大きい値を示した。偏差が１mm 未満の領域は，内眼角の内側と外鼻孔の内側であっ た。
従来法による鼻周囲の印象採得時には，印象材の 迷入を防ぐために鼻孔に綿球を挿入し，通気口とな るストロー等を被験者の口にくわえてもらう必要が あり，本研究では通気口を保持していた右側の口角 周囲の外鼻孔の外側で，模型の表面形態が大きく なったと推測される。また，築層した印象材，印象 用石膏の重量により鼻が圧迫されたことにより鼻尖 部，鼻根部は低くなり，鼻翼部は外側に膨らんだと 考えられ，従来法ではリクライニング位で採得をし ているため，両データの偏差には体位による影響も 含まれていると思われる。本結果より，従来法の印 象採得により得られた模型の三次元形状データには 実際の顔面形態と比較して，チェアサイドで修正を 必要とする１mm 以上の偏差が含まれていることが 明らかになった。
口腔内スキャナを利用した顔面印象の 課題と将来の展開
本研究で用いた口腔内スキャナが撮影できる範囲 は，スキャナチップからの焦点距離が０〜１８mm であるため，スキャナチップを皮膚にかなり近接さ せないと画像を得ることができない。また，歯列の 図５ 口腔内スキャナと従来法による三次元形状
データ
図６ 従来法による模型と口腔内スキャナを用いた光学印象の偏差の検討
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スキャンニングにおいて十分にスキャニングできな かった領域は，スキャナをスキャニング済みの歯列 の咬合面に戻してからスキャニングを再開すること により，欠落した領域に連続するデータが得られる が，顔面は平坦であるため欠落した領域の相対的な 位置を識別することができず，スキャン画像が結合 されず失敗することもあった。また，工業製品用の 非接触式３D スキャナのように１秒未満でのスキャ ンは不可能であり，患者の体動の影響を受けるとい う欠点も有しており，広範囲の顔面欠損に対する応 用は難しいと思われた。
しかし，工業製品を対象とした非接触式３D ス キャナの精度は口腔内スキャナに劣る。近年，写真 測量法を用いた三次元表面撮影システム１８）や低出力 レーザーを利用した非接触式三次元デジタイザ１９）を 用いて欠損を有する顔面全体の三次元形態データを 採得し，口腔内スキャナを用いて，手術侵襲が及ん でいない健側の眼窩周囲，耳介の詳細な形態データ を採得し，CAD システムでミラーリングと重ね合 わせや修正を行うことで欠損部のエピテーゼを設計 した症例が報告された。腫瘍切除後の患者は CT や MR を撮影 す る 機 会 を 有 す る た め，今 後，CT や MR から得られる STL データと口腔内スキャナに より得られたデータの重ね合わせによる，エピテー ゼ製作方法へと発展させることも考えられる。口腔 内スキャナの顔面補綴への応用は，顔面補綴に特化 した高額機器を準備することなく，臨床で利用でき る資源の利用により顔面エピテーゼを必要としてい る潜在的な患者に対するエピテーゼの普及に資する ことができると思われる。
謝 辞
本研究の計測にあたり多大なる協力を頂いた，東京歯 科大学老年歯科補綴学講座 中澤和真先生，小林嵩史先 生に感謝を申し上げます。
本研究は「文部科学省私立大学ブランディング事業」
の助成を受けて行われた。
著者の利益相反：本稿に関連し，開示すべき利益相反 はない。
文 献
１）大山喬史，谷口 尚編：顎顔面補綴の臨床 咀嚼・
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uploads/７de１７５ba９d７０８ec５５fed４ee３ee７３f２４c.pdf
［accessed ２０２２-２-２０］
４）松 浦 正 朗，神 谷 順 子，高 橋 裕，他：日 本 の エ ピ テーゼ治療の現状，顎顔面補綴，３２：６−１３，２００９．
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１１８ 中島：顔面エピテーゼへの口腔内スキャナの応用
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２０２０．
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１９）Liu H, Bai S, Yu X, et al. : Combined use of a facial scanner and an intraoral scanner to acquire a digi- tal scan for the fabrication of an orbital prosthesis, J Prosthet Dent，１２１：５３１−５３４，２０１９．
Report by the Jaw Bone Disease Project
１９：Preliminary study using an intraoral scanner to acquire digital scans for facial prosthesis
Junko NAKAJIMA１−３）
１）Oral Health Science Center, Tokyo Dental College
２）Tokyo Dental College Research Branding Project
３）Department of Oral Medicine and Hospital Dentistry, Tokyo Dental College Key words: intraoral scanner, facial epithesis
歯科学報 Vol．１２２，No．２（２０２２） １１９
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