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気道流体シミュレーションを用いた睡眠時無呼吸症患者の治療効果予測モデルの開発

利用气道流体模拟开发睡眠呼吸暂停患者的治疗效果预测模型

基本信息

批准号：
22K17219
负责人：
山縣加夏子
金额：
$ 1.33万
依托单位：
Nihon University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、3DCT、数値流体力学（Computational fluid dynamics, 以下, CFD）シミュレーションを用いて、顎矯正手術前後での上気道形態の変化、呼吸状態の変化および睡眠の質について、多面的な評価・解析を行い、OSA患者に対する顎矯正手術の適応基準、顎骨の移動方向、移動距離に関する具体的な指針を示すことが本研究の目的である。研究計画に則り、「CT画像による分析」で3次元構築画像により、術前術後における上気道の最狭窄部の形態および部位の変化を可視化し、上下顎骨の移動方向・移動量が上気道形態に及ぼす影響を分析し、上下顎骨移動術の上気道の拡大効果について検討した。睡眠時無呼吸症患者の顎矯正手術術前後のCT画像からCADソフトを用い顔面部から気道までを抽出。この時点で歯科補綴物によるアーチファクトは解析の妨げとなるのでIntage　Volume Editor ver1.1を使用し除去しておいた。無限空間の解析は困難なため、有限空間を設定するために顔面部及び気道部に箱形の解析用空間の作成を行った。そして、六面体、四面体、三角柱などの要素を組み合わせた非構造ハイブリッドメッシュ（解析格子）の作成を行った。非構造格子は制約が無く複雑形状を滑らかにモデル化することが可能であるため、鼻腔内から気道にかけての複雑な形状を正確に再現できる。ただ、メッシュ数が大きくなると微細なアーチファクトも再現してしまい、気流が流れなくなることが予想され、また解析時間も多大な時間を要するので適正なメッシュ数でモデル化する試みを行っている。現段階で解析モデルの作成は20例ほど作成できている。成果発表として第21回日本睡眠歯科学会・学術集会にて発表した。

The purpose of this study is to demonstrate the application of 3DCT, computational fluid dynamics (CFD), changes in upper airway morphology before and after orthodontic surgery, changes in respiratory status, and sleep quality, multi-faceted evaluation and analysis, and specific indicators related to the suitability of orthodontic surgery for OSA patients, the direction and distance of jaw movement. Research project: "CT image analysis", 3D reconstruction image, visualization of the shape and change of the narrowest part of the upper canal before and after surgery, analysis of the direction and amount of movement of the mandible and the shape and influence of the upper canal, and discussion of the effect of the upper canal enlargement of the mandible movement surgery. CT images of patients with sleep apnea before and after orthodontic surgery This time the dental patch was removed using Intage Volume Editor ver1.1. The analysis of infinite space is difficult, and the analysis of finite space is difficult. The elements of hexahedron, tetrahedron and triangular prism are combined to form a non-structural lattice. Non-structural lattices restrict the correct reproduction of complex shapes For example, if the number of samples is large, the number of samples is small, and the number of samples is small. At this stage, the analysis of the problem is made in 20 cases. The 21st Japan Society of Sleep Science and Technology