講演

東京歯科大学教授(口腔病態外科学講座)
水道橋病院 病院長

片倉 朗 教授

一般社団法人

日本私立歯科大学協会

歯科プレスセミナー

ここまで進化！
歯科の最先端技術は患者さんにも社会にも大きなメリットが！

Society 5.0時代の歯科医療におけるDX
東京歯科大学水道橋病院 病院長
（口腔病態外科学講座 教授）

片倉 朗

Today’s topics✓一般歯科におけるデジタルテクノロジーの進歩✓FabLab TDC✓3Dテクノロジーを用いた口腔顎顔面外科手術支援✓Extended Reality（XR）手術支援✓歯科での遠隔医療×DX

新たな社会 “Society 5.0”
アルビン・トフラーが「第３の波」で予言した、全く新しい世界第２の波

第１の波

弓矢・石器

情報革命

産業革命

農業革命

採取・狩猟社会

第３の波

農業社会

農耕具・灌漑

工業社会

機械・動力

情報社会

コンピュータインターネット

Society 5.0

loT, AI
ビッグデータロボット

Society 5.0時代のヘルスケア
健康寿命の延伸や医療費の適正化、医療の成長産業化に貢献を目指し、ヘルスケアDX（デジタルトランスフォーメーション）の流れが加速中

http://www.keidanren.or.jp/journal/times/2020/0716_04.html?v=p

一般歯科におけるデジタルテクノロジーの進歩

従来までの歯科におけるデジタル機器の進歩
従来の歯科医院

最近の歯科医院
PCなどのデジタル機器がチェアー周辺に従来のカルテ

電子カルテ

電子カルテの一般化
保険請求をするために必須

デジタルテクノロジーは診療環境から歯科の診療そのものに導入される時代へ従来のクラウン(金属の被せ物）の製作

印象採得

石膏模型作成ワックスアップ

咬合器マウント

鋳造

完成補綴物

廃棄物処理等科学研究費補助金
歯科鋳造用鋳型材の汎用リサイクルシステムの開発
玉置幸道（昭和大学）2002－2003
・鋳型は目的となる金属製の歯冠修復物・補綴物が製作されると廃棄物となる・鋳造による製作工程が歯科技工所で日常頻繁に使用されていることを考慮すると、歯科関連の廃棄物としてはかなりの量を占める。
・鋳造床義歯あるいは多数歯に及ぶブリッジの製作では得られる鋳造体が大きいため、使用する鋳型材料の量も多くなり、廃棄物も増える。
・鋳型を作る際に生じた余剰の鋳型材料は、放置すると環境汚染につながる成分が溶出する可能性もあり簡単に廃棄している現状には問題がある。

この研究ではこの鋳型材料の再利用について基礎的な実験を試み、歯科技工における鋳造工程から視た循環型社会構築の可能性について探った。

医療施設の廃棄物処理

約￥ 30 / 1㎏

石膏模型の保管と廃棄最終処分場はあと16年ですべて埋まる試算
歯科からも資源の節約・産業廃棄物の減少へ

模型保管スペース（歯科技工室）

SDGsとは？ ｜ JAPAN SDGs Action Platform ｜ 外務省 (mofa.go.jp)

photolibraray.jp 4301256

倉庫に保管された石膏模型

保管後は粉砕等処理し最終処分場で埋め立てて処分
感染廃棄物は焼却によって95％ほど減容化 , しかし石膏はこれらが困難

光学スキャナによる型取りと歯型模型の導入

3shape TRIOS®

光学スキャナによるデータ管理
省スペース, 紛失防止, 破損防止,再利用可能, 色調の確認

光学スキャナの利点• 印象材が不要になる（印象材料代と印象練るのとトレー洗浄滅菌の時間）• 石膏注入が不要になる（材料代と時間、気泡混入無し）→

産業廃棄物が減る• IOSデータは保管場所が不要になる（随時模型プリント可能）• 視覚的に印象（型取り）の欠陥が判るので、印象技術が不要• 患者さんへの説明も3D画像として見せることができる• インプラント部の印象採得は容易• 嘔吐反射がある方でも型取りが快適にできる• 機器を導入すれば診療所内で製作物ができる• IOSデータから様々な技工物の作製が可能• コロナ渦中、型取りや模型の唾液・血液の汚染がないので、感染リスクが減るデジタルデンティストリーによる歯科補綴
材料：ジルコニア半焼成体のミリング工程
材料のジルコニア円板

3shape TRIOS®

光学印象CAD/CAM技工作業

ミリング

円板 1枚 ￥40,000~50,000 1枚から約20歯分の被せ物が作れる
従来の方法だと１歯材料+技工料＝￥40,000~50,000

完成物

診療室のデジタル機器はすべてPCとつながるhttp://www.orthodonticproductsonline.com/2015/03/stratasys-introduces-new-objet260-dental-selection-3d-printer/

世界初の歯科用３Dプリンタ

PCミリングシステム

Stratasis Objet260 Dental Selection 3D Printer

歯科用３Dプリンタは歯や歯肉の造形も可能

コーンビームCT
デジタル技工システム

光学スキャナ

口腔内写真、石膏模型、エックス線写真などの情報 → デジタル化
咬合器、鋳造装置、重合器 → デジタル機器に変容

Society 5.0 によって歯科の治療や作業システムが一新する

FabLab TDC
Fab Lab、fabrication laboratory「ほぼあらゆるもの（“almost anything”）」をつくることを目標とした、3Dプリンタやカッティングマシンなど多様な工作機器を備えたワークショップ

東京歯科大学のFabLabの構成
教育研究

各科、講座からのインプット

歯や歯髄の三次元立体構築など

臨床系：口腔外科、補綴科、保存科など
基礎系：解剖学講座、歯科理工学講座など

歯髄腔形態の三次元的な把握

切削歯質を透明化した支台歯形成実習への応用

開業医・大学病院との連携
・デジタルデンティストリー
WGとの連携・関連病院との共同研究

最先端デジタル機器の口腔外科手術への応用

咀嚼・嚥下ラボとの連携

放射線科・口科研センター

顎口腔咽頭機能の解明

Medical CT・MRI
光学スキャナ―・マイクロCT

味覚における口腔－脳機能の解明

FabLab TDC
三次元造形物の製作・開発

fMRIによる味覚領域の検索

材料工学的手法を駆使した顎骨疾患の基礎的研究

・3Dプリンタを用いた手術支援

・３Dプリンタによる義歯作製・アパタイト(BAp)結晶配向性解析

・MR技術を応用した手術精度の向上

・新規口腔内フッ化物徐放装置の開発

・SHGイメージングによるコラーゲン線維走行異方性解析

３Dモデル

HoloLens®

デジタルデータ
から総義歯作製

HoloLens®を用いた手術支援

新しいフッ化物徐放装置開発

BAp結晶配向性「東歯大型」カッティング PDの金属床部分(金属３Dプリンタ)
ガイド開発

SHGイメージングCAD/CAMでの入れ歯の製作

3Dスキャナ設計

模型データ

CAD/CAM技術で入れ歯の金属フレームを製作する

金属プリンター(EOSINT M270, EOS)
和田精密歯研株式会社所有

金属積層造形

形態誤差のカラーマップ

Tasaka A, Okano H, Shimizu T, Kato Y, Higuchi S, Yamashita S
Influence of reinforcement bar on accuracy of removable partial denture framework fabricatedby casting with a 3D-printed pattern and selective laser sintering.
J Prosthodont Res. 2020. doi: 10.2186/jpr.JPOR_2020_10.

メタルフリーの入れ歯の製作
データの交換により短期間・低価格で3Dプリンターでのメタルフリーの入れ歯ができる

実は透明の入れ歯が装着されています3Dテクノロジーを用いた口腔顎顔面外科
手術支援顎口腔外科の手術

この後に手術中の写真が提示されます• 骨に対する手術が多い
顎変形症・口蓋裂・顎骨内の腫瘍• 血管・神経が複雑に走行している• 機能と形態を再建
容姿に影響→患者さんのQOL向上を目指す

３Dテクノロジーの応用で診断と手術精度が飛躍的に向上
CAD/CAM VR技術
MR技術 の応用に最適な医療分野

3Dテクノロジーを用いた口腔顎顔面外科の手術支援
歯科放射線科

口腔外科・矯正歯科

矯正歯科

X線CT装置

3次元顔面計測装置
VECTRA®H1
口腔内スキャナ
3shape TRIOS®
顎顔面骨格の3次元画像

顎顔面3次元手術支援ソフトウエア
石膏模型用3次元スキャナ
3shape D2000

Virtual Operation
CAD/CAM スプリントの設計

Fabrication Laboratory

CAD/CAM
スプリント

Virtual Reality

Mixed Reality
Roland DWP-80S

3DプリンタOculus Quest®

3Dデバイス

実体模型

HoloLens2®

Stratasys Object260 Connex1

HoloLens®

CAD/CAM支援手術
CAD・CAMにより作成したガイドプレートでコンピューター上での手術シュミレーションを術野にそのまま反映できる

ミリ単位で移動する骨切り手術の手術精度が向上

Sugahara et al:A safe, stable, and convenient three-dimensional device for high Le Fort I osteotomy
Maxillofac Plast Reconstr Surg

術者の目線

術者の目線手術前

手術後

従来の石膏による３Dプリンタの造形モデル

石膏3D模型は外形の把握はできるが、顎骨内は観察できないインクジェット３Dプリンタで作製した内部の構造まで再現した造形モデル
下顎骨内にできた良性腫瘍

腫瘍

前から後から右側から腫瘍と下顎管（血管・神経の通り道）の位置関係を確認するために下顎骨を透明・上顎・腫瘍・下顎管を白色で作製

顎骨を取り出して直視下でどこからの方向からも病変を観察できる

造形モデルの手術への応用

模擬手術

・造形モデル上でチタンプレートを本来の形態に合わせて予め屈曲しておくことで手術時間が短縮
・下顎骨の残せる範囲を直視して検討できる

模型上で実際に再建用プレートを屈曲

顎骨再建オーダーメイドシステム(TruMatch Reconstructionシステム)

赤：切除範囲緑：移植骨
水色：プレート

海外のエンジニアとオンラインで切除範囲・移植骨・再建プレートデザインをディスカッションしてオーダー

顎骨再建オーダーメイドシステムによる手術
下顎骨腫瘍の切除範囲とガイドの設計

腸骨(腰骨)採取のガイドの設計

計画通りの手術
手術時間・出血量の減少
最小限の手術侵襲
本来の形態と機能の再現

金属プレート・スクリューホールの設計

手術前

手術後

Extended Reality
手術支援Extended Reality：XR
現実世界において実際には存在しないものを表現・体験できる技術

Extended Reality
Augmented Reality
拡張現実

Mixed Reality
複合現実

Virtual Reality
仮想現実

現実世界（一部）に仮想の情報を重ね合わせる

現実世界（視界前面）に仮想の情報を重ね合わせる

現実世界は遮断し仮想世界のみ描く

DRAGON QUEST WALK

低い

没入感

高い

ヘッドマウントディスプレイ(HMD)
Mixed Reality
複合現実HoloLens®

HoloLens2®

Virtual Reality
仮想現実

Oculus Quest®

Oculus Ques 2®

HMDを用いたXR支援手術の流れ

BuildExport

Segmentation

PolygonHoloLens へアプリのインストール

InstallXR application 作製Data 解析

CT 画像取得Operation

術中重ね合わせXR技術を用いた上顎骨内の腫瘍切除

上顎洞
鼻腔腫瘍
Keisuke Sugahara, Masahide Koyachi, Yu Koyama, Maki Sugimoto, Satoru Matsunaga, Kento Odaka, Shinichi Abe,
Akira Katakura. Mixed Reality and 3D Printed Models for resection of maxillary tumor,
Quantitative Imaging in Medicine and Surgery, 2020

XR技術を用いた上顎の埋伏歯の抜歯

菅 原圭亮 ，片倉朗：口腔顎顔面領域におけるデジタルファブリケーション～ 3Dプリンタ・Mixed Reality技術の応用～
日本歯科医師会雑誌 ，72(9), 31-39, 2019年

術者の目線

XRとCAD/CAMを併用した顎変形症に対する上顎骨骨切り術

手術ガイドの設計・造形

重ね合わせ用マーカーにより自動でデータを生体に重ね顎骨の移動を確認

ホログラムの作製

データを共有し同一のVRを観察しながら手術を行うことが可能である。

手術ガイドを用いた骨切り

ヴァーチャルオペレーションデータと術後のCTデータを重ね合わせて評価
きわめて精緻な骨の移動を確実に再現

Masahide Koyachi, Keisuke Sugahara, Kento Odaka, Satoru Matsunaga, Shinichi Abe, Maki Sugimoto, Akira Katakura. Accuracy of Le Fort I
osteotomy with combined computer-aided design/computer-aided manufacturing technology and mixed reality. Int J Oral Maxillofac Surg, 2020.

遠隔医療×DX遠隔医療画像診断サービス

口腔粘膜疾患のナビゲーションシステム

歯科 訪問・在宅診療
遠隔診療

医療分野の情報化の推進について ｜厚生労働省 (mhlw.go.jp)

海外からの遠隔医療

XR 遠隔医療カンファレンス
口腔粘膜疾患に有効
千葉県市川市で稼働中（NPO）口腔がん早期発見システム全国ネットワーク

腫瘍、急性炎症などの診断補助

地域病院・歯科診療所

手術範囲の決定術中遠隔迅速診断

大学病院

病理医

遠隔医療カンファレンス

遠隔地歯科医師のアバター

docomo 5G OPEN LAB
Magic Leap 1

遠隔手術支援

この後に手術中のビデオが流れます

遠隔地 手術支援者
モニター

X線画像

術中視野

術前ヴァーチャルオペレーション

遠隔地歯科医師がPC上で描いた文字や矢印は3次元空間に固定される。
遠隔地の口腔外科指導医

遠隔地の矯正科医
Dynamics 365 Remote Assist, HoloLens2, Microsoft

遠隔手術支援

Dynamics 365 Remote Assist, HoloLens2, Microsoft

患者さんの説明への応用

顎骨モデル
患者アバター
複雑な形態の顎口腔領域にできた病状の説明、治療方法の説明にきわめて有用
患者さんの理解度が向上 → 信頼関係の構築・治療への協力 に有用
Oculus Quest
Holoeyes MD

Take-Home Message✓ Society 5.0時代の中で歯科医療の分野も発展を目指して進んでいます✓ 光学スキャナー、CAD/CAMの普及→産業廃棄物の減少・レアメタルの消費低減・環境汚染の回避✓ 3Dテクノロジーを利用した顎口腔領域の手術✓ Extended Realityを応用した診療・手術支援→コンピューターでの手術シュミレーションをそのまま手術に再現
手術時間の短縮 / 手術精度・安全性の向上
遠隔診療・遠隔での手術への参加や支援
インフォームコンセントの充実
地域包括ケアシステムでの多職種連携のツール一般社団法人

日本私立歯科大学協会