本プロトコルでは、仮想計画を正確に反映させ、セグメントの整列を改善するために、磁気結合型の患者固有の骨切りガイドをデジタル設計し、3Dプリントして術中に使用する手法について解説します。対象とする術式は3セグメントLe Fort I骨切り術です。
この記事について
サマリー
要約
本研究では、分節状上顎骨切り術の精度と効率を高めるための、新しい磁石接続式デジタル骨切りガイドの設計および臨床応用について紹介します。分節状Le Fort I型骨切り術は、複雑な横方向および垂直方向の歯顎顔面変形を矯正するための不可欠な手法ですが、手作業による石膏模型手術を用いる従来の方法では、大きな誤差が生じやすいという課題があります。これらの課題を解決するため、本プロトコルでは、CTスキャンと専用のモデリングソフトウェアを用いたバーチャルサージカルプランニング（VSP）を統合し、患者固有の3Dプリント製2部構成ガイドシステムを作成します。主コンポーネントは、水平方向のLe Fort I型骨切り線および両側小臼歯抜歯線を誘導するように設計されています。上顎骨を下方へ骨折させた後、直径3 mm、厚さ1.5 mmのネオジウム磁石を4箇所に埋め込むことで、二次的な分節ガイドを主コンポーネントに接続します。この磁石接続により、安定した迅速かつ干渉のない装着が可能となり、口蓋および正中骨切り線の精密な誘導が実現します。本プロトコルでは、上顎前突およびアーチ幅の不一致を有する患者において、バーチャル骨切り計画を移転させるためのモジュール式磁石ガイドシステムの臨床応用を実証します。術後のカラーマップ解析では、視認可能な骨切り縁周囲で約0.5–0.9 mmの局所的な表面偏差が認められ、骨切り領域の移転における予備的な精度が裏付けられました。モジュール式磁石設計は段階的な骨切り誘導を可能にし、繰り返しの調整や不要な骨除去、軟組織への操作を減らすことができるため、分節の血流評価は直接的に行っていませんが、血管温存の原則と一致しています。ネオジウム磁石は生体適合性があり、滅菌後も安定性を維持し、再利用可能であるためコスト効率に優れています。現在の3Dプリント樹脂材料には脆弱性の懸念があるものの、磁石接続式デジタル骨切りガイドは、バーチャルプランニングと手術執行の間の乖離を埋めることで、大きな臨床的価値を提供します。この手法は極めて正確な骨除去とポジショニングを保証し、複雑な顎矯正手術における有望な進歩を示すものです。
概要
分節的ルフォーI型骨切り術は、骨格的に成熟した患者における上顎の横方向の不調和を矯正するための確立された手術手法です。3分節ルフォーI型骨切り術では、まずルフォーI型骨切り術によって上顎を可動化し、次いで歯間および口蓋の骨切りによって上顎を3つの分節に分割します。これにより、術者は計画された咬合と横方向の矯正に合わせて、上顎の前方および後方分節を再配置することが可能になります。上顎分節の計画的な移動に応じて、この手法は横方向の拡大、非対称な横方向変形の矯正、または過剰な上顎弓幅の縮小に適用できます1,2。1分節ルフォーI型骨切り術と比較して、分節的ルフォーI型骨切り術では追加の歯間および口蓋の骨切り線が必要となります。これらの追加骨切りにより、仮想手術計画と術中施行の両面において複雑さが増大します2,3。
顎矯正手術において、術前計画を術野に反映させるために、仮想手術計画およびコンピュータ支援設計/コンピュータ支援製造（CAD/CAM）技術の利用が増加しています4,5。患者固有の骨切除ガイドを用いることで、計画された骨切除線を手術部位に転写することができ、フリーハンドによるマーキングの必要性を減らすことが可能です5,6。しかし、3セグメントのLe Fort I型骨切除では、最初のLe Fort I型骨切除、歯間骨切除、および口蓋骨切除が異なる手術段階で実施されることが多くあります3。上顎骨を下方へ骨折させた後では、手術へのアクセス、視認性、およびガイド固定のための条件が、骨折前とは異なります。このため、骨切除の一連の手順全体を通して従来の単一パーツのガイドを使用することは困難な場合があります。したがって、ガイドコンポーネント間の安定した関係を維持しつつ、下方骨折の前後に順次使用できるモジュール式ガイドが、本術式にはより適していると考えられます。
本記事では、3分節Le Fort I骨切り術のための、磁気的に連結された患者固有の骨切りガイドシステムを紹介します。本プロトコルにおける代表的な応用例として、上顎弓幅が過剰な患者における弓幅縮小に焦点を当てます。第1のガイドコンポーネントは、Le Fort I骨切りおよび両側上顎第一小臼歯抜歯部位を介した歯間骨切りを誘導するために使用されます。上顎骨の下方骨折後、第2のガイドコンポーネントを第1コンポーネントに磁気的に連結し、口蓋骨切りおよび計画的な口蓋骨除去を誘導するために使用します。本手法の目的は、バーチャルプランニング、デジタルガイド設計、3Dプリンティング、磁石の組み立て、および術中でのガイドシステムの順次適用に向けた再現可能なワークフローを提供することです。
プロトコル
本研究は昆明医科大学の施設審査委員会（承認番号：KYKQ2024MEC0087）によって承認され、すべての患者から書面による同意書を得た。
1. ガイド設計前の準備
- 患者の術前コンピュータ断層撮影（CT）データを、DICOM（digital imaging and communications in medicine）形式で保存する。
注：正確な3D再構築に十分な画像層を確保するため、可能な限り薄切CTデータを使用すること。画質が低い場合や、スライス厚が厚い場合、またはスライス数が不十分な場合は、再構築された上顎モデルの精度が低下し、その後の仮想骨切り術およびガイド設計に影響を及ぼす可能性がある。代表的な症例では、スライス厚0.3 mmで術前CT画像を撮影した。 - Mimics Research 21.0などの3D再構築ソフトウェアにDICOMデータをインポートする。適切なセグメンテーション閾値を選択し、顎顔面骨格を再構築する。
注：セグメンテーション閾値は、上顎骨、歯根、鼻腔底、口蓋骨などの重要な解剖学的構造を維持しつつ、閾値を低くしすぎて骨表面に歪みが生じないように設定する必要がある。代表的な症例では、閾値範囲を226–31743 HUに設定した。エクスポートする前に、再構築されたモデルを慎重に確認し、明らかなアーチファクトを除去すること。 - 3D再構築ソフトウェアを用いて、セグメンテーション、スムージング、不要な構造の除去を含むモデルの前処理を行う。
注：CT画像の画質が十分な場合は、可能な限り再構築された上顎モデルのスムージングを避けること。過度なスムージングは表面形態を変化させ、骨支持型ガイドの適合に影響を及ぼす可能性がある。 - ProPlan CMF 3.0などの仮想手術計画ソフトウェアに、上下顎の歯科用石膏モデルのスキャンデータをインポートする。
注：代表的な症例では、精度10 µm未満の歯科モデルスキャナーを用いて歯科モデルをスキャンした。 - 上顎および下顎の骨モデルを、対応する上下顎の歯科スキャンモデルとレジストレーションし、複合骨格・歯列モデルを作成する。
- 可能な限り、安定した歯面をレジストレーションに使用すること。レジストレーション後、咬合面、歯列弓、歯根の位置を確認し、骨格データと歯科データが正しく一致していることを確認する。
- 臨床検査所見、咬合分析、および3Dセファロ分析を組み合わせて、上顎および下顎の変形を評価する。
注：このステップの目的は、変形を診断することだけでなく、3分節Le Fort I骨切り術およびアーチ幅縮小術がその患者に適しているか判断することにある。
2. 3セグメント Le Fort I 骨切術のためのバーチャル外科計画
- 3分節Le Fort I骨切り術の仮想手術計画を作成する。
注：本プロトコルでは、上顎弓幅が過剰な患者における弓幅縮小の代表的な症例を扱う。同様の設計論理を、患者の分節パターンや計画される骨除去量に応じて変更して適用できる。 - 上顎分節の位置を確定させる前に、術後の咬合を決定する。
注：正式な仮想骨切り計画を行う前に、歯列模型を用いて模型手術を行う。骨切りをシミュレートし、上顎分節を再構成して、安定した術後咬合が得られるかを確認する。このステップを用いて、骨除去量と骨切り位置を概算する。最終的な骨切り線を設計する前に、最終的な咬合関係を決定すること。 - 従来のLe Fort I骨切り術の手法に従って、Le Fort I骨切り線を設計する。同時に、計画された顎矯正手術の設計に基づき、下顎に仮想的な両側下顎枝矢状分割術（BSSRO）を行う。
注：本プロトコルは上顎骨切りガイドに焦点を当てているが、両顎手術を計画する場合は仮想的な下顎骨切りが必要となる。これにより、最終的な咬合に合わせて下顎遠心分節を移動させることができる。 - 仮想Le Fort I骨切り後、上顎を3つの分節に分けるための暫定的な分離線を設定する。
注：本プロトコルでは、両側の第一小臼歯領域を計画的な分節および骨除去領域に含めている。第一小臼歯と周囲の歯槽骨は、独立した抜歯ステップとして除去されるのではなく、上顎分節とともに仮想的に分離される。 - 暫定的な分離線の幅を約0.01 mmに設定する。
注：これらの暫定線は、仮想上顎を3つの分節に分けるためだけに用いられる。これらは最終的な骨切り幅や最終的な骨除去量を表すものではない。 - 模型手術で得られた3分節上顎歯列模型、下顎歯列模型、および咬合記録をスキャンする。
注：これらのスキャンデータは、模型手術によって決定された安定した術後咬合を表している。これらを仮想的な咬合登録のリファレンスとして使用する。 - スキャンした模型手術データを仮想手術計画ソフトウェアにインポートする。
- 咬合登録を用いて、仮想的に分節された上顎模型および仮想的に骨切りされた下顎模型を、スキャンした模型手術の咬合に登録する。
注：このステップにより、模型手術での最終的な咬合が仮想手術計画に転送される。登録後、歯の位置によって上顎3分節および下顎遠心分節の最終的な位置が決定される。 - 再配置された上顎分節間で重複している骨を除去する。適合した上顎分節を、計画された術後の3つの上顎骨分節の位置およびサイズとして保持する。
注：重複領域は、仮想手術計画に従って分節を組み立てるために除去しなければならない骨を示す。この領域を、隣接する歯根、鼻腔底、および口蓋骨との関係から確認すること。計画される骨切りおよび骨除去領域は、隣接する歯根への損傷を避けるように設計し、鼻腔底、梨状口、眼窩下領域、口蓋骨などの重要な解剖学的構造との関係を慎重に確認する必要がある。 - 3つの上顎分節を、仮想Le Fort I骨切り後の元の位置に戻す。分節間のスペースを計画的な骨除去領域とし、ブーリアン演算による減算を行い、骨切りおよび骨除去領域のSTLデータを取得する（図1）。
注：このSTLファイルは、ガイドシステムの骨切りスロットおよび磁性接続領域を設計する際の基礎として使用される。その後のガイド設計において、ガイドベースおよび骨切りスロットは、必要な骨露出領域に限定し、歯根、鼻腔底、眼窩下領域、または口蓋軟組織に向けて不必要に拡張させないようにすること。
3. 磁気接続式骨切りガイドシステムの設計
注：最初のガイドコンポーネントの設計ワークフローを図2に示します。
- 仮想外科計画ソフトウェアから、頭蓋骨および上顎歯列がレジストレーションされた上顎モデル、仮想ルフォーI型骨切断後の上顎、ルフォーI型骨切断線、および計画された上顎骨切除領域を含む、必要なモデルをエクスポートします。
注意：すべてのモデルを同一の座標系でエクスポートしてください。エクスポート後にモデルを移動、回転、または再配置しないでください。これらの操作はガイド設計の精度に影響を及ぼす可能性があります。 - エクスポートしたすべてのモデルを、3-matic Research 13.0などの3D設計ソフトウェアにインポートします。
- 登録済みの上顎歯列を含む頭蓋骨および上顎モデルをクロップし、ガイド設計に必要な眼窩下および上顎領域のみを残します（図2A).
注：モデルをクロッピングすることで、ソフトウェアの計算負荷を軽減できます。ガイドが適切に装着されるよう、上顎骨表面を十分に確保しつつ、不要な頭蓋構造は削除してください。 - 適用してください ラップ 切り出された上顎モデルへの機能（図2B).
注：ラッピングを行うことで、ガイドと骨表面の間にわずかなクリアランス（隙間）が生じます。このクリアランスにより、手術中のガイドの装着がよりスムーズになります。代表的な症例では、ラッピングによって生じるクリアランスを1 mm未満に維持しました。クリアランスは、ガイドの適合性、プリント精度、および臨床的要件に応じて調整してください。 - 使用して マーク 第1ガイドコンポーネントのベース領域を選択する関数（図2B).
注：最終的なガイドのマージン（縁）として想定される範囲よりもわずかに広い領域を選択し、ガイドの固定に寄与する安定した骨領域を含めてください。梨状口周囲の凹みやその他の不規則な骨表面を利用することで、骨支持ガイドの安定性を高めることができます。また、選択領域を広めに設定しておくことで、後でガイドの端をトリミングすることが可能になります。 - 選択した領域をラップし、初期ガイドサーフェスを生成します（図 2C).
注：このラップ表面は、次のステップでアンダーカットを除去するために使用します。 - ガイドの計画挿入方向に合わせてアンダーカットを除去します（図2D).
- アンダーカットのない面を反転させ、厚みを付けて、第1ガイドコンポーネントの固体ベースを形成します。
- 最初のガイドコンポーネントの端をトリミングします（図 2E).
- 計画された上顎骨除去領域を用いて、第1ガイドコンポーネントの両側連結部位をトリミングします（図3).
注：各連結部の幅は、対応する第一小臼歯領域で計画された骨削除幅と一致させる必要があります。ガイドのサイズを小さくするためだけに、この領域を狭くしないでください。また、過度に広げないでください。不必要な軟組織の剥離が必要になる可能性があります。 - トリミング済みの第1ガイドコンポーネントをバーチャル手術計画ソフトウェアにインポートします。
- ガイドの設計に従ってルフォーI型骨切り線の範囲と幅を調整し、ルフォーI型骨切り用の骨切りスロットを作成して、術中にチタンネジで固定するための固定孔を第1ガイドコンポーネントに追加します（図2F).
注：骨切除スロットは、のこぎりの刃が入るのに十分な幅にする必要がありますが、ガイドとしての効果が失われるほど広くしてはいけません。本プロトコルでは、スロット幅は1 mmとしています。固定孔は安定した骨領域に配置し、骨切除スロット、歯根、または計画している固定プレートを妨げないようにしてください。 - バーチャルLe Fort I骨切り術後の上顎骨をリファレンスモデルとして使用し、2つ目のガイドコンポーネントを設計します。
- 上記で説明した方法と同様に、クロッピング、ラッピング、マーキング、アンダーカットの除去、反転、および肉付けを含めて、2番目のガイドコンポーネントのベースを作成します（図4A–E).
- 計画された口蓋骨切除および骨除去領域に従って、2番目のガイドコンポーネントの端をトリミングします。
注：2つ目のガイドコンポーネントの幅は、計画された骨削除領域に一致させる必要があります。この幅はバーチャル手術計画によって決定されるため、計画を再確認せずに変更してはいけません。 - 第1ガイドコンポーネントの内側接続領域を指定します。指定した領域から曲面を生成し、それを新しいパーツにコピーして、このコピーした曲面に厚みを付け、第2ガイドコンポーネントの接続ソリッドを形成します（図 4F および 図 5).
注：2番目のガイドコンポーネントの接続固体は、1番目のガイドコンポーネントの接続領域と一致させる必要があります。両方の領域は、両側第一小臼歯部の予定骨除去幅に対応させる必要があります。 - トリミングした第2ガイドベースを接続用ソリッドと結合し、最終的な第2ガイドコンポーネントを作成します。
4. ネオジウム磁石接続部の設計
- 第1および第2ガイドコンポーネントの対応する接続面を特定します。
- ネオジム磁石のサイズに合わせて、各ガイドコンポーネントに2つの磁石用溝を設計します。
注意：本プロトコルでは、各溝は直径3 mm、厚さ1.5 mmのネオジム磁石用に設計されています。溝のサイズは実際の磁石のサイズと一致させる必要があります。2つのガイドコンポーネントにある対の溝は、正確に整列させる必要があります。溝が浅すぎると、磁石が突き出てガイドの接続を妨げる可能性があります。また、溝が深すぎたり位置がずれていたりすると、磁力による吸引やガイドの装着に影響が出る可能性があります。 - ブーリアン演算による減算または同様のカット機能を用いて、両方のガイドコンポーネントに最終的な磁石用溝を作成します（図6）。
5. 3Dプリンティングおよび磁石の組み立て
- 最終的なガイド設計をSTL形式でエクスポートする。
- 生体適合性サージカルガイドレジンを用いて、第1および第2ガイドコンポーネントを3Dプリントする。
注：本プロトコルでは、ガイドコンポーネントは生体適合性サージカルガイドレジンを用い、5760 × 3600ピクセルの解像度でプリントした。プリント材料およびパラメータは、プリンターメーカーの指示および術中サージカルガイド作製の施設要件に従って選択すること。 - サポート構造を除去し、メーカーの指示に従って後処理を完了させる。メーカー推奨の洗浄剤を用いてガイドコンポーネントを洗浄し、乾燥させ、キュアリングユニットで各表面を後硬化させる。後硬化後、ガイド表面に残ったサポート跡を研磨する。
注：代表的な症例では、各表面を2分間後硬化させた。後硬化時間は、使用するレジン材料、プリンター、およびキュアリングユニットによって異なる場合がある。後処理後、骨切りスロット、ガイドベース、およびマグネット溝を注意深く検査すること。これらの領域にレジンやサポート材が残っていると、ガイドの適合や磁気接続に影響を及ぼす可能性がある。研磨は残存するサポート跡および非機能的な表面に限定し、骨切りスロット、ガイドベース、およびマグネット溝は変更してはならない。 - 直径3 mm、厚さ1.5 mmのネオジム磁石4個を、確保しておいた溝に埋め込む。
- 磁石を溝にしっかりと接着する。
注：接着前に、すべての磁石の極性を再度確認すること。本プロトコルでは、歯科用レジンセメントを用いて磁石をガイドの溝に接着した。レジンセメントはメーカーの指示に従って塗布し、重合させること。接着後、2つのガイドコンポーネントがスムーズに接続され、安定して保持されるかを確認する。術中使用前に、滅菌後にも磁石の保持状態と接着安定性を検査し、確認すること。 - 完成したガイドシステムを3Dプリントした上顎モデルでテストする（図7）。
- 第1ガイドコンポーネントが、明らかなガタつきや干渉なく上顎骨表面に適合することを確認する。
- 第2ガイドコンポーネントを第1ガイドコンポーネントに接続し、磁気接続が安定していることを確認する。
注：ガイドがスムーズに適合しない場合は、ガイドベース、軟組織のクリアランス、磁石の深さ、および接続面を確認すること。機能に関係のない軽微なエッジ部分は滅菌前にトリミングできるが、骨切除に関する骨切りスロットおよび接続領域は、バーチャル手術計画を再確認せずに変更してはならない。 - 手術前に、承認された臨床滅菌プロトコルに従ってガイドシステムを滅菌する。
注：本プロトコルでは、組み立てたガイドシステムを術中使用前に低温過酸化水素プラズマ滅菌で滅菌した。滅菌方法は、レジン材料、磁石の特性、接着剤の適合性、および術中使用に関する施設要件に従って選択すること。滅菌後、ガイドと磁石の組み上げ全体を検査し、ガイドの完全性、磁石の保持状態、および磁気接続の安定性を確認する。研究室でのテストや臨床準備で磁石を再利用する場合は、施設の滅菌および感染管理規則に従うこと。コーティングの損傷、腐食、または保持力の低下が見られる磁石は再利用してはならない。
6. ガイドシステムの術中適用
- 計画された手術手順に従い、全身麻酔下で顎矯正手術を行う。
注：代表的な症例では、手術手順に3分節Le Fort I型骨切断術、両側下顎枝矢状分割術、および2段階オトガイ形成術が含まれていた。 - 手術計画に従い、両側上顎第一小臼歯を抜歯する。
- 上顎の骨切断部位を露出させる。
- 露出した上顎骨表面に第1ガイドコンポーネントを配置する（図 8A）。
- あらかじめ設計された固定孔を通して、チタン製スクリューで第1ガイドコンポーネントを固定する。
- 第1ガイドコンポーネントの骨切断スロットに沿って、Le Fort I型骨切断を行う（図 8B）。
- Le Fort I型骨切断の完了後、上顎を下方へ骨折させる。
- 上顎の下方骨折後、第2ガイドコンポーネントを配置し、第1ガイドコンポーネントと磁気的に接続させる（図 8C）。
- 分節骨切断を行う前に、第2ガイドコンポーネントが完全に装着され、磁気接続が安定していることを確認する。
- 第1ガイドコンポーネントはチタン製スクリューで上顎に固定されたままであるため、規定の磁気インターフェースおよび露出した口蓋骨表面との接触によって第2コンポーネントを安定させる。
- 骨切断の前に、ガイドと骨表面の間に軟組織、血塊、または骨片が挟まっていないことを確認する。安定した装着が得られない場合は、第2コンポーネントを無理に押し込まないこと。
- 第2ガイドコンポーネントの誘導に従い、歯間および口蓋の骨切断を行う（図 8D）。
- ガイド付き骨切断の完了後にガイドシステムを取り除き、手術計画に従って残りの顎矯正処置を続行する。
7. 術後精度の評価
- 術前再構成に使用したものと同じ3D再構成ソフトウェアを用い、術後CTデータから術後顎顔面モデルを再構成し、再構成したモデルをSTL形式でエクスポートする。セグメンテーションしきい値は、術前モデルの再構成に使用したものと同じ値を使用する。
注：代表的な症例では、術前計画と術後の精度評価との整合性を維持するため、術後CTモデルは術前モデルと同じしきい値範囲（226–31743 HU）を用いて再構成した。 - 術後モデルと術前の仮想手術設計を、Geomagic Wrap 2021などの3Dデータ解析ソフトウェアにインポートする。
- 手術の影響を受けていない安定した頭蓋顔面領域を参照領域として使用し、術後モデルを術前仮想手術設計にレジストレーションする。
注：手術を行った上顎骨分節をレジストレーションの参照として使用してはならない。参照領域は、鼻根点（N）周辺、下眼窩縁/眼窩下点（Or）、外耳道上縁/耳点（Po）など、手術の影響を受けていない安定した領域から選択する必要がある。 - レジストレーション後、関心領域（ROI）を選択し、術後モデルと術前仮想手術設計の間で表面偏差解析を行う。
- カラーマップを作成し、計画表面と術後表面の偏差を可視化する。ソフトウェアによって算出された最大距離、平均距離、標準偏差、およびRMS推定値を記録する。
注：平均距離は正負の偏差の影響を受ける可能性があるため、平均距離とRMS推定値は個別に報告する必要がある。可能であれば、最大正偏差と最大負偏差を個別に記録する。本プロトコルでは、関心領域として上顎骨分節全体の最終位置ではなく、骨切り領域および視認可能な骨切り縁に焦点を当てる。 - 観察者内再現性を評価するため、訓練を受けた同一の観察者が一定期間を置いてレジストレーション、ROI選択、および偏差解析を繰り返した。絶対一致度を評価するため、二元配置混合効果モデルを用いてクラス内相関係数を算出した。
結果
このワークフローを用いて、3分割 Le Fort I 骨切り術のための患者固有の仮想手術計画および磁気接続式骨切りガイドシステムを完成させた。術前 CT データと歯科モデルスキャンを統合し、複合骨格・歯牙モデルを作成した。代表的な症例では、上顎弓幅が過剰な患者に対して弓幅縮小の仮想計画を行った。両側第一小臼歯の抜歯部位を歯間骨切り領域とし、最終的な咬合および計画された分節位置に基づいて、口蓋骨切り線と楔形骨切除領域を設計した。骨切り線を確定させた後、3-matic Research 13.0 でガイドシステムを設計した。第1ガイドコンポーネントは Le Fort I 骨切りおよび歯間骨切りを誘導するように設計し、第2ガイドコンポーネントは上顎骨の下方骨折後の口蓋骨切りを誘導するように設計した。ネオジウム磁石用に、直径約 3 mm、深さ 1.5 mm の溝を設けた。3D プリンティング後、4 個のネオジウム磁石をガイドコンポーネントに埋め込み、接着した。完成したガイドは安定した磁気接続を示し、明らかなガタつきや干渉なくプリントされた上顎モデルに装着できた。
術後の精度評価は、CTデータから術後の顎顔面モデルを再構築し、Geomagic Wrap 2021などの3次元データ解析ソフトウェアを用いて、術前の仮想手術計画に重ね合わせることで行った。本プロトコルで治療した5名の患者において、カラーマップ解析を用いて、骨切り領域および視認可能な骨切り縁周囲の局所的な表面偏差を評価した。代表的な症例では、視認可能な骨切り縁に隣接する領域はカラーマップ上で主に緑色からシアン色であり、これは約0.5～0.9 mmの局所的な表面偏差に相当していた（図9）。主要なROI（関心領域）ベースの表面偏差解析の結果、平均符号付き偏差は0.379 mm、平均正偏差および負偏差はそれぞれ1.133 mmおよび-0.865 mm、標準偏差は1.321 mm、平方根平均二乗（RMS）偏差は1.374 mm、最大正偏差および最大負偏差はそれぞれ3.560 mmおよび-3.560 mmであった。これらの定量的パラメータは、術後のセグメントの位置決めに大きく影響される可能性があり、骨切り線の転写精度の直接的な測定値として解釈すべきではない。他の4名の患者においても同様の骨切り領域の偏差パターンが観察され、骨切り縁周囲の局所的な偏差はほぼ同様の範囲を示した。ROIベースの偏差解析を繰り返し行ったところ、ICC値により、優れた観察者内再現性が示された。 > 本プロトコルで治療した5例すべての患者において、術後の咬合および顔貌のプロファイルが改善し、ガイドの装着はスムーズに完了し、術中のガイド修正やガイド起因の不具合は認められなかった。フォローアップ期間中、ガイドに関連する合併症、歯根損傷、感染、創離開、または後戻りは観察されなかった。
図1: 3分割ルフォーI型骨切り術のバーチャル外科計画。 (A) 3分割ルフォーI型骨切り術の計画に使用された上顎骨バーチャルモデルの口蓋側像。緑色の領域は計画された骨切りおよび骨切除領域を示す。 (B) 計画された骨切りおよび骨切除領域の側面像。歯根を可視化するために上顎骨分節を透過処理しており、隣接する歯根と計画された骨切り領域との関係を示している。 (C) 骨切除領域の単独像。こちらをクリックして、この図の拡大版を表示してください。
図 2: 第1ガイドコンポーネントの設計ワークフロー。 (A) 上顎歯列を登録した頭蓋骨および上顎モデルを、ガイド設計に必要な眼窩下および上顎領域のみが残るようにクロップした。 (B) クロップした上顎モデルをラッピングし、「マーク」機能を用いて第1ガイドコンポーネントのベース領域を選択した。 (C) 選択した領域をラッピングし、初期ガイド表面を生成した。 (D) ガイドの予定挿入方向に沿ってアンダーカットを除去した。 (E) アンダーカットのない表面を反転・厚付けし、トリミングすることで、第1ガイドコンポーネントのソリッドベースを形成した。 (F) 術中の骨切除ガイダンスおよびチタンスクリュー固定のため、第1ガイドコンポーネントに Le Fort I 骨切除スロットと固定穴を追加した。 ここをクリックして、この図の拡大版を表示してください。
図3第1ガイドコンポーネントの連結領域の設計。 (A,B両側の連結部は、計画された上顎骨除去領域に従ってトリミングした。各連結部の幅は、対応する第一小臼歯領域における計画的な骨切除および骨除去の幅に合わせた。C) 第一ガイドコンポーネントの前面図。骨切りスロット、チタンスクリュー固定孔、および骨除去予定領域を示す。緑色の領域は骨除去予定領域を、赤色の「W」は予定される幅を、オレンジ色の点線は骨切り線を、そして青色の矢印はチタンスクリュー固定孔を示している。 こちらの図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図4第2ガイドコンポーネントの設計ワークフロー。 (A–E2番目のガイドコンポーネントのベースは、クロッピング、ラッピング、マーキング、アンダーカット除去、反転、および肥厚を含む、1番目のガイドコンポーネントと同様のワークフローを用いて作成した。その後、計画した口蓋骨切除術および骨削除領域に従って、2番目のガイドコンポーネントのエッジをトリミングした。F第1ガイドコンポーネントの内側接続領域にマークを付け、それを用いて第2ガイドコンポーネントの接続ソリッドを生成した。 こちらの図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図 5: 第2ガイドコンポーネントの連結領域の設計。 (A,B) 第1ガイドコンポーネントの内側連結領域をマークし、マークした面を新しいパーツにコピーした。次に、このコピーした面を厚み付けして、第2ガイドコンポーネントの連結ソリッドを形成した。連結ソリッドは、第1ガイドコンポーネントの連結面および計画された骨削除幅に対応するように設計した。 (C) 第2ガイドコンポーネントの上面図であり、計画された口蓋骨切除および骨削除領域を示している。緑色の領域は計画された骨削除領域を、オレンジ色の破線は口蓋骨切除線をそれぞれ示す。 こちらのリンクをクリックして、この図の拡大版を表示してください。
図 6: 2つのガイドコンポーネントにおけるマグネットグルーブの設計。ブーリアン減算を用いて、第1および第2ガイドコンポーネントの対応する接続領域にマグネットグルーブを作成した。図は完成したガイドコンポーネントの内側を示している。片側はネオジム磁石の配置をシミュレートするために黄色いモデルで満たされており、もう一方の側は予約されたマグネットグルーブを直接示している。青い矢印は予約されたマグネットグルーブを示している。こちらをクリックして、この図の拡大版を表示してください。
図 7: 3Dプリントされたガイドシステムと最終的なデジタルデザインの比較。 (A–D) 上段は、ネオジム磁石を組み立てた後の3Dプリント製ガイドコンポーネントと、プリントされた上顎模型に装着された完成済みのガイドシステムを示す。 (E–H) 下段は、対応するガイドコンポーネントの最終的なデジタルデザインと、仮想上顎模型上でのそれらの接続を示す。完成したプリント済みガイドシステムはデジタルデザインと一致しており、手術前に上顎模型に装着することができた。 こちらのリンクをクリックして、この図の拡大版を表示してください。
図 8: 第1および第2ガイドコンポーネントの術中における逐次的な使用。 (A) 切開および粘膜骨膜弁の挙上後、Le Fort I 骨切り術を行う前に、第1ガイドコンポーネントを露出した上顎骨表面に装着し、固定孔を通してチタンネジで固定した。黄色い矢印は第1ガイドコンポーネントを、青い矢印はチタン固定ネジを示している。 (B) 第1ガイドコンポーネントによる誘導後、完了した Le Fort I 骨切り線。 (C) 上顎骨の下方骨折後における第2ガイドコンポーネントの装着と、第1ガイドコンポーネントへの磁気的な接続。黄色い矢印は第2ガイドコンポーネントを、青い矢印はネオジウム磁石を含む磁気インターフェースを示している。 (D) 2つのガイドコンポーネントを逐次的に使用した後に完了した、歯間骨切り線および口蓋骨切り線を示す。 ここをクリックして、この図の拡大版を表示してください。
図 9: 計画モデルと術後モデルの重ね合わせおよびカラーマップ解析。術後のCTベースの頭蓋顎顔面モデルを、安定した非手術部位の頭蓋顔面領域を参照領域として使用し、術前の仮想外科計画にレジストレーションした。安定した参照領域は主に緑色であったが、再配置された上顎骨分節および固定部位ではより大きな偏差が見られた。Le Fort I および分節的骨切り術領域は主に緑色から青色であり、カラースケールとの視覚的な比較に基づくと、推定される局所的な表面偏差の大きさは約 0.5–0.9 mm であった。この値は、直接的に算出された平均偏差ではなく、カラーマップに基づく概算値であり、術後の分節の位置に影響される可能性がある。ここをクリックして、この図の拡大版を表示してください。
ディスカッション
3分節Le Fort I型骨切り術は、1分節のLe Fort I型骨切り術よりも複雑です。この術式では、上顎骨を可動化させるだけでなく、個別の骨分節に分割します。分節化後、術後の安定した咬合と計画された横方向の矯正を得るために、各上顎分節を再位的に配置する必要があります7,8。したがって、この手技の精度は、最終的な分節位置の正確な術前計画と、計画された骨切り線および骨除去領域の正確な術中転写という2つの主要なステップに依存します4,9。本プロトコルで述べる磁気接続ガイドシステムは、バーチャル手術計画を術中の段階的なガイド適用に結びつけることで、これら2つのステップをサポートするように設計されました。最初の重要なステップは、安定した術後咬合に基づいてバーチャル手術計画を構築することです。本プロトコルでは、3分節Le Fort I型骨切り術後の術後咬合を視覚的および手技的に直接確認するために、モデル手術と歯科モデルのマウンティングを用います10。咬合が確認されると、ソフトウェア上で各分節の最終位置を決定できます。その後、歯槽骨および口蓋骨の除去量は、視覚的な推定だけでなく、最終的な分節位置に基づいて計画されるべきです。ガイドの設計前に、骨切り線が隣接する歯根、鼻底、および口蓋骨との関係で適切であるかを確認する必要があります。このステップは、周囲組織への損傷リスクを軽減し、計画された骨除去領域を術野へ制御しながら転写することを容易にするためのものです。骨切り線が歯根に近すぎる場合や、計画された口蓋骨の除去量がアーチ幅の縮小に不十分な場合は、ガイドをプリントする前にバーチャル計画を調整する必要があります。2番目の重要なステップは、骨支持型ガイドの安定した装着です。歯支持型ガイドとは異なり、骨支持型ガイドは保持のための解剖学的なアンダーカットが少ない場合があります。そのため、可能であればガイドベースを安定した不規則な骨領域まで拡張させるべきです。上顎では、梨状口周囲の凹みやその他の不規則な骨表面が、ガイドのポジショニング向上に寄与します11。平坦な骨表面のみに配置されたガイドベースは、骨切り中のガタつきや変位のリスクを高める可能性があります。したがって、骨切り前にガイドの安定性とコンポーネントの段階的な組み立てを確認する必要があり、ガイドのガタつき、磁気接続、およびコンポーネントの装着に関する詳細なトラブルシューティングについては別途説明します。これらの計画および術中転写ステップに加えて、術後評価はプロトコルが成功裏に実施されたかを評価するための重要な根拠となります。この評価におけるさらなる重要なステップは、ガイドシステムの目的に応じて術後の精度を解釈することです。このガイドは計画された骨切り線と骨除去領域を転写するように設計されているため、骨切り領域の転写は、分節の適合、固定、術後のプレート、およびモデル再構成の影響を受ける可能性のある上顎分節全体の再配置とは区別して考えるべきです。完全性のためにROIベースの定量的表面偏差パラメータを報告していますが、これらの値は術後の分節位置の影響を反映している可能性もあり、したがって骨切り線の転写精度の直接的な測定値として解釈すべきではありません。したがって、本プロトコルにおけるカラーマップの結果は、上顎分節全体のポジショニング精度の直接的な証拠ではなく、計画された骨切り領域と術後の骨切り領域との局所的な表面の一致に関する予備的な評価として見なされるべきです。
磁気ガイドシステムを術中に使用する前に、いくつかの安全確認、修正、およびトラブルシューティングの手順を検討する必要があります。磁気接続は、ガイドシステムの段階的な適用を簡素化するために使用されます。小型のネオジム磁石は、限られた空間で十分な吸引力を提供でき、医療および歯科分野で利用されてきました12,13,14。本プロトコルにおいて、磁石はガイド構成部品に埋め込まれており、植え込み型の能動的デバイスとして使用されるものではありません。しかしながら、磁気的な安全性は依然として考慮されるべきです。顎矯正手術は一般的に若年成人に施行されるため、ペースメーカー、植え込み型除細動器、およびその他の磁気に敏感な植え込み型デバイスを保持している患者は、この患者集団では稀です15,16。それにもかかわらず、術前に患者のスクリーニングを行う必要があります。そのようなデバイスが存在する場合、磁性部品の使用について、麻酔科医、循環器内科医、および手術チームと協議すべきです17,18。磁気に敏感な植え込み型デバイスを持つ患者では、関連する専門家チームによって磁性部品の使用が承認されない限り、非磁性ガイドのデザインまたは代替のガイダンス方法を検討すべきです。先行研究では、滅菌によってネオジム磁石の保持力が著しく低下することはないことが示唆されています19。しかし、滅菌後かつ術中利用の前に、ガイドと磁石の組立品全体を点検する必要があります。磁石はガイド部品に埋め込まれており、開いた術野で短期間のみ使用されますが、ネオジム鉄ホウ素（NdFeB）磁石は保護コーティングが損傷すると腐食する可能性があるため、腐食のリスクを考慮すべきです20。3Dプリントモデルを用いた術前テストにおいて、磁石の数、位置、極性、方向、および保持力を確認してください。磁石の極性が不適切である、磁石の緩みがある、接合不良、コーティングの損傷、腐食、ガタつき、または装着が不安定であるなどの問題があるガイド部品は使用してはならず、手術前に作り直す必要があります。患者固有のガイドは使い捨てですが、磁石の再利用が許可される場合は、施設の再処理および感染管理規則に従うべきであり、コーティングの損傷、腐食、または保持力の低下が見られる磁石は廃棄してください。本ガイドシステムでは、磁気接続領域の幅は、分節的な骨切り術における計画上の骨切除幅に対応しています。術後の咬合と最終的な分節位置によって骨切り幅が決定された後は、ガイドの嵩高さを減らすためだけにこの幅を変更してはなりません。したがって、ネオジム磁石のサイズと数は、利用可能な接続スペース、ガイドの厚さ、および軟組織の露出範囲によって制限されます。術前テストで磁気接続が不安定な場合は、まず接続面、磁石の方向、磁石の埋め込み深さ、およびガイドの適合性を確認してください。単に磁石のサイズや数を増やすと、ガイドが嵩張り、より広範囲の軟組織剥離が必要になる可能性があります。ガイドの挿入または取り外しが困難な場合は、外形や機能に関与しないエッジをトリミングできますが、骨切除に関連する骨切りスロットおよび接続領域は、バーチャル手術計画を再確認せずに変更してはなりません。術中にガイドがガタついた場合や、上顎のダウンフラクチャー後に2番目のコンポーネントが適切に装着されない場合は、ガイドを無理に押し込んではいけません。ガイドを再装着する前に、軟組織の介在、不十分な骨露出、血塊、骨片、第1コンポーネントの安定性、および磁石の方向を確認してください。安定した装着が達成できない場合は、ガイドの使用を断念し、代替のガイダンス方法を使用すべきです。口蓋の骨切り線が不明瞭な場合は、処置を進める前に、露出、洗浄、止血、および軟組織の牽引を改善させる必要があります。骨切り中に磁石が脱落したり、樹脂製ガイドが破断したりした場合は、直ちにガイドを取り除き、創閉鎖前にすべての磁石またはガイドの破片を回収し、個数を確認してください。可能な限り、滅菌済みの患者固有ガイドのバックアップコピーを用意しておくべきです。用意できない場合は、術前計画、解剖学的指標、または利用可能な他のガイダンス方法を用いて骨切りを完了させてください。従来のバーやソーで口蓋の骨切りを行うことが困難な場合は、超音波骨接合器（超音波骨切削装置）を検討できます。硬口蓋は薄く緻密であり、口蓋の軟組織も薄いため、これが有用な場合があります。ピエゾ電気器具は軟組織損傷のリスクを低く抑えて石灰化組織を切除できますが、切削速度は遅くなる可能性があります21,22。熱発生を抑えるために、十分な洗浄を行ってください23。また、3Dプリントに使用される樹脂材料は脆い場合があり、術中に過度な力が加わると破断することがあります24。今後の研究では、ガイドシステムの機械的強度を向上させるために、チタン合金プリントなどの金属3Dプリントが検討される可能性がありますが、その精度、コスト、製造可能性、および臨床的適用性についてはさらなる評価が必要です25,26。
本手法にはいくつかの限界があります。設計原理は異なる3セグメントのLe Fort I骨切り術のパターンに適応させることが可能ですが、本プロトコルにおける代表的な適用例は、両側第一小臼歯抜歯部位を介したアーチ幅の縮小に焦点を当てています。このワークフローを他のセグメンテーションパターンや横方向の拡大症例に適用するには、さらなる検証が必要です。加えて、2つ目のガイドコンポーネントは、上顎骨の下方骨折後に十分な露出と安定した装着が依然として必要となります。露出が不十分であったり、装着が不安定であったりすると、口蓋側の骨切り精度に影響を及ぼす可能性があります。最後に、現在のプロトコルは主に骨切り線の転写とガイドの実現可能性を評価したものであり、本手法が手術時間、出血量、術後の腫脹、または合併症を減少させることを証明するものではありません。これらのアウトカムについては、より大規模なサンプルと比較設計を用いた今後の臨床研究で評価されるべきです。
フリーハンドでのマーキングと比較して、本手法は仮想的な骨切り計画を患者個別の術中ガイドに変換するものである。これにより、3分節Le Fort I型骨切り術における視覚的な推定、繰り返しの骨切削、および経験的な調整を減少させることができる6。術前に骨切り線と骨除去領域を定義することで、ガイドは不要な骨除去を減らし、分節の適合性のコントロールを向上させる可能性がある。従来の単一パーツのガイドと比較した本手法の主な利点は、段階的なモジュール設計にある。第1のガイドコンポーネントは、上顎骨の下降骨折前に使用され、Le Fort I型骨切りおよび歯間骨切りを誘導する。第2のコンポーネントは、下降骨折後に装着され、口蓋骨切りを誘導する。このシーケンスは3分節Le Fort I型骨切り術の手術ワークフローと一致しており、異なる手術条件下で単一のガイドを使用することを避けることができる。分節的Le Fort I型骨切り術においては、口蓋粘膜、下行口蓋血管、および分節の血流の維持が極めて重要であるため、この段階的アプローチは、不要な露出や操作を減らすことで、血管温存の手術原則を支持するのに役立つ可能性がある。ただし、本プロトコルでは分節の血流は直接的に評価されていない。また、患者個別の設計により、最終的な咬合と分節の位置に応じて、左右の骨除去幅を個別に計画することが可能である。したがって、このガイドシステムは、3分節Le Fort I型骨切り術、特に顎弓幅の縮小を必要とする上顎弓幅過大の患者において一般的である非対称な骨除去に対応することができる。
全体として、本手法はバーチャル手術計画、デジタルガイド設計、3Dプリンティング、マグネット組み立て、および術中適用を連携させた再現性の高いワークフローを提供する。これにより、外科医が計画した骨切除をより一貫して移行させることが可能となり、また手術トレーニングにも有用であると考えられる。今後の研究では、本手法をフリーハンドによる骨切除や従来のガイドと比較し、手術時間、外科的侵襲、および合併症を軽減できるかどうかを検証する必要がある。
開示事項
著者に申告すべき利益相反はありません。
謝辞
本研究は、昆明医科大学複雑顎顔面奇形診断治療チーム（2024XKTDTS08）、雲南省臨床医学センター研究プロジェクト（2024YNLCYXZX0227, 2024YNLCYXZX0229）、雲南口内疾患臨床研究センター（202505AJ310001）、および雲南省ハイレベル人材育成支援計画（YNWR-MY-2020-086）からの資金提供を受けて実施されました。
材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 3-matic Research 13.0 | 具体化する | バージョン 13.0 | クロッピング、ラッピング、マーキング、アンダーカット除去、反転、厚み付け、トリミング、およびブーリアン演算を含む、ガイドコンポーネントのデジタル設計に使用される。 |
| Autoscan-DS-EX pro | SHINING 3D | DS-EX Pro ラボスキャナー 業界をリードする精度と速度を兼ね備え、あらゆる歯科ラボのニーズに応える高性能デスクトップスキャナー。 製品概要 DS-EX Proは、最新の光学技術と高度なアルゴリズムを統合し、デジタルデンティストリーのワークフローを最適化するために設計されたラボ用スキャナーです。高い精度、高速なスキャン速度、そして直感的な操作性を実現し、補綴物の製作における効率性と品質を飛躍的に向上させます。 主な特長 ・卓越した精度：ミクロン単位の精度で微細なディテールを正確にキャプチャし、完璧な適合性を実現します。 ・高速スキャン：効率的なデータ取得により、作業時間を大幅に短縮し、ラボの生産性を最大化します。 ・広範な適応性：ダイ、モデル、インプレッションなど、多様なオブジェクトのスキャンに対応しています。 ・ユーザーフレンドリーなソフトウェア：シンプルで直感的なインターフェースにより、学習コストを抑え、スムーズな運用が可能です。 ・オープンシステム：汎用性の高いファイル形式での書き出しに対応し、主要なCADソフトウェアとシームレスに連携します。 アプリケーション ・クラウンおよびブリッジの設計 ・インプラント上部構造の製作 ・義歯および部分床義歯のデジタル設計 ・矯正装置のプランニング ・デジタルモデルアーカイブ 技術仕様 （詳細な仕様については、製品カタログまたはお問い合わせください） ソリューション デジタルワークフローの導入により、アナログからデジタルへの移行を支援し、ヒューマンエラーの削減と納期短縮、そして患者満足度の向上を実現します。 | 3Dスキャナー；上顎および下顎の歯列模型と咬合記録のスキャンに使用 |
| Calibra Universal デュアルキュア セルフアドヒーシブ | Dentsply Sirona | Calibra Universal 歯科医師が信頼できる、多用途なセメント Calibra Universalは、あらゆる臨床状況に対応する、多用途で高強度のレジンセメントです。 多用途性 Calibra Universalは、あらゆる修復物の合着に最適です。 あらゆる修復物 ジルコニア、リチウムジシリケート、複合レジン、およびメタルベースの修復物に対応しています。 あらゆる基材 歯質および多くの接着剤に対応しています。 高い臨床的信頼性 優れた強度と安定性により、長期的な治療結果を保証します。 使いやすさ 直感的な操作性と効率的なワークフローにより、チェアサイドでの負担を軽減します。 主要な特徴 ・高強度 ・低溶解度 ・優れた辺縁封鎖性 ・簡単な操作手順 適合する修復物 ・ジルコニア ・リチウムジシリケート ・複合レジン ・メタル 製品詳細 Calibra Universalは、現代の歯科診療における多様なニーズを満たすよう設計されています。高い接着性能と耐久性を兼ね備えており、幅広い症例において最適な選択肢を提供します。 | レジンセメント；3Dプリント製サージカルガイドへのネオジウム磁石の接着用。 |
| CTスキャナー | Siemens Healthineers、ドイツ、エルランゲン | コンピューテッド・トモグラフィー | 64列/128スライス；頭顔面/上顎モデルの三次元再構成に使用。 |
| Edge MAX/Edge E2 | RAYSHAPE | 3Dプリンター | Edge E2 | Rayshape Edge E2：工業グレードの精度と速度を兼ね備えた、あらゆる用途に対応する高性能3Dプリンター Edge E2は、高度な光学系と精密なメカニズムを融合させた工業用LCD 3Dプリンターであり、高い造形精度、優れた表面品質、そして迅速なプロトタイピングを実現します。研究開発から精密部品の製造まで、幅広い産業ニーズに応える設計となっています。 主な特徴： ・高精度な造形：高度な4K LCDスクリーンを搭載し、微細なディテールまで忠実に再現します。 ・高速造形：最適化された造形プロセスにより、生産効率を大幅に向上させ、開発サイクルを短縮します。 ・安定した動作：堅牢な構造と精密なZ軸制御により、長時間の造形でも高い一貫性と安定性を維持します。 ・ユーザーフレンドリーな操作性：直感的なインターフェースと簡単なセットアップにより、専門的な知識がなくても効率的に運用可能です。 ・広範な材料互換性：標準的なレジンからエンジニアリングプラスチックまで、多様な光硬化性樹脂に対応しています。 アプリケーション： ・精密エンジニアリング部品 ・歯科および医療モデル ・ジュエリーデザインおよび鋳造 ・高精細プロトタイプ ・複雑な幾何学的構造の造形 仕様： ・造形方式：LCD (Masked Stereolithography) ・解像度：4K ・造形サイズ：[ウェブサイトの仕様表を参照] ・対応材料：光硬化性樹脂 RayshapeのEdge E2は、効率性と精度を追求するプロフェッショナルにとって、理想的な3Dプリンティングソリューションを提供します。 | 3Dプリンター；第1および第2ガイドコンポーネントのプリントに使用。 |
| Geomagic Wrap 2021 | 3D Systems | 2021年版 | 術後のモデル重ね合わせおよびカラーマップ偏差解析に使用。 |
| Mimics Research 21.0 | 実体化する | バージョン 21.0 | セグメンテーション、3次元再構成、および不要な構造の除去に使用されます。 |
| ネオジム磁石 | Jinyixin Magneticsより購入 | https://jingxin-magnet.com/ | 直径3 mm × 1.5 mm 厚さ；第1および第2ガイドコンポーネントを接続するために、あらかじめ設けられたマグネット溝に埋め込まれます。 |
| ProPlan CMF | 具体化する | バージョン 3.0.1 | Le Fort I 骨切り術、BSSRO（矢状方向分節術）の計画、セグメンテーション、および咬合登録を含む、仮想顎矯正手術計画に使用されます。 |
| 樹脂 | RAYSHAPE | SGV2/モデル1 アイボリー | 術中磁気接続式骨切除ガイドコンポーネントの作製に使用。 |
| シェイプキュア | RAYSHAPE | UV硬化機 ShapeCure 3Dプリント後の後処理：UV硬化 ShapeCureは、3Dプリントされたパーツの最終的な硬化を行うために設計された、高性能なUV硬化装置です。この装置は、光硬化樹脂（レジン）を使用して造形されたパーツの機械的特性を最大限に引き出し、表面仕上げを最適化するために不可欠なプロセスを提供します。 製品の特長 - 高効率なUV照射：強力なUV LED光源を採用し、パーツ全体に均一に光を照射することで、迅速かつ完全な硬化を実現します。 - 均一な照射設計：内部の反射構造により、パーツの複雑な形状や隠れた部分にも効率的にUV光が届くよう設計されており、硬化ムラを防ぎます。 - 精密な時間・温度制御：デジタルタイマーと温度管理機能を搭載しており、使用するレジンの特性に合わせて最適な硬化条件を正確に設定可能です。 - 安全設計：UV光の漏洩を防ぐ遮光構造を採用しており、オペレーターの安全を確保しながら作業が行えます。 - コンパクトな設計：ラボやオフィスなどの限られたスペースにも設置しやすいコンパクトな外形でありながら、十分な処理容量を備えています。 なぜUV硬化が必要なのか？ 3Dプリンターから取り出した直後のパーツは「グリーン状態」と呼ばれ、完全には硬化していません。この状態で使用すると、以下のような問題が発生する可能性があります。 - 強度の不足：機械的強度が十分に得られず、破損しやすくなる。 - 粘着性の残留：表面に未硬化のレジンが残り、触れるとベタつく。 - 寸法精度の低下：経時的に変形したり、詳細な形状が損なわれたりする。 ShapeCureによるUV硬化プロセスを経ることで、ポリマーネットワークが完全に形成され、材料本来の強度、硬度、および耐久性が確保されます。 推奨されるワークフロー 1. 洗浄：IPA（イソプロピルアルコール）などの適切な洗浄液を用いて、パーツ表面の未硬化レジンを完全に除去します。 2. 乾燥：UV硬化前に、パーツを完全に乾燥させます。水分や洗浄液が残っていると、表面の仕上がりに影響が出る場合があります。 3. 配置：ShapeCureのプラットフォームにパーツを配置します。 4. 設定：使用するレジンのメーカー推奨仕様に基づき、照射時間と温度を設定します。 5. 硬化：サイクルを開始し、規定の時間までUV照射を行います。 6. 完成：硬化完了後、パーツを取り出し、最終確認を行います。 仕様 - 光源：UV LED - 制御方式：デジタル制御 - 安全機能：UV遮光カバー - アプリケーション：歯科、ジュエリー、エンジニアリングプロトタイプ、フィギュア製作など | 光照射器 |
参考文献
- Johnson King O, Jones F, Sharma PK. Surgical management of maxillary transverse discrepancies in the orthognathic patient: A narrative review. Front Oral Maxillofac Med. 2026;8:3.
- Haas Junior OL, et al. Stability and surgical complications in segmental Le Fort I osteotomy: A systematic review. Int J Oral Maxillofac Surg. 2017;46(9):1071-87.
- Kato RM, et al. Is three-piece maxillary segmentation surgery a stable procedure? Korean J Orthod. 2024;54(2):128-35.
- Alkhayer A, Piffkó J, Lippold C, Segatto E. Accuracy of virtual planning in orthognathic surgery: A systematic review. Head Face Med. 2020;16(1):34.
- Lee YJ, Oh JH, Kim SG. Virtual surgical plan with custom surgical guide for orthognathic surgery: Systematic review and meta-analysis. Maxillofac Plast Reconstr Surg. 2024;46(1):39.
- Kang SH, Kim HJ, Park HW, Lee SH. Maxillary cutting guide for executing a simulated osteotomy and removing the bony interference during orthognathic surgery. J Med Devices. 2015;9(4):044505.
- Posnick JC, Adachie A, Choi E. Segmental maxillary osteotomies in conjunction with bimaxillary orthognathic surgery: Indications, safety, and outcome. J Oral Maxillofac Surg. 2016;74(7):1422-40.
- Starch-Jensen T, Blæhr TL. Transverse expansion and stability after segmental Le Fort I osteotomy versus surgically assisted rapid maxillary expansion: A systematic review. J Oral Maxillofac Res. 2016;7(4):e1.
- Rios O, Lerhe B, Chamorey E, Savoldelli C. Accuracy of segmented Le Fort I osteotomy with virtual planning in orthognathic surgery using patient-specific implants: A case series. J Clin Med. 2022;11(19):5495.
- Amarista FJ, et al. Comparison of occlusion using conventional versus virtual model surgery in segmental maxillary orthognathic surgery using the American Board of Orthodontics discrepancy index. J Oral Maxillofac Surg. 2025;83(10):1216-22.
- Lee YJ, Kim SG. Custom surgical guide for orthognathic surgery. Oral Biol Res. 2025;49:1.
- Yüksel C. The use of neodymium magnets in healthcare and their effects on health. North Clin Istanb. 2017;5(3):268-73.
- Yu Y, Li X. Current application of magnetic materials in the dental field. Magnetochemistry. 2024;10(7):46.
- Rodrigues L, Jawale B, Jamenis S, Sadhunavar T. Application of magnets in orthodontics: A review. IP J Surg Allied Sci. 2020;2(3):50-57.
- Meisgeier A, et al. Epidemiologic trends and increasing inequalities in orthognathic surgery in Germany: A nationwide analysis 2005-2022. Sci Rep. 2025;15(1):6223.
- Stalhand G, Abdiu A, Rasmusson L, Abtahi J. Distribution of orthognathic surgery among the Swedish population: A retrospective register-based study. Acta Odontol Scand. 2023;81(5):414-21.
- Ozkartal T, et al. Perioperative management of patients with cardiac implantable electronic devices and utility of magnet application. J Clin Med. 2022;11(3):691.
- Kim M, Kwon CH. Perioperative management of patients with cardiac implantable electronic devices. Korean J Anesthesiol. 2024;77(3):306-15.
- Mathieu P, et al. Effect of autoclave and hydrogen peroxide vapor sterilization on magnetic strength of NdFeB magnets. J Mater Sci. 2026;61(21):14881-90.
- Kusumadewi AN, Damayanti L, Rukiah, Risdiana, Manicone PF. Factors affecting the attractive force of dental magnetic attachment: A literature review for guiding dentists in clinical application. Int J Dent. 2022;2022(1):9711285.
- Raj H, Singh M, Shah AK. Piezo-osteotomy in orthognathic surgery: A comparative clinical study. Natl J Maxillofac Surg. 2022;13(2):276-82.
- Demirbas AE, Bilge S, Celebi S, Kutuk N, Alkan A. Is ultrasonic bone scalpel useful in Le Fort I osteotomy? J Oral Maxillofac Surg. 2020;78(1):141.e1-141.e10.
- Stanbouly D, Besmer AV, Lee KC, Chuang SK. Unconventional osteotomies in orthognathic surgery: A narrative review. Front Oral Maxillofac Med. 2024;6:6.
- Rizzante F, et al. Are physical and mechanical properties of 3D resins dependent on the manufacturing method? Odontology. 2025;113(2):542-48.
- Sarraf M, et al. A state-of-the-art review of the fabrication and characteristics of titanium and its alloys for biomedical applications. Biodes Manuf. 2022;5(2):371-95.
- Khorsandi D, et al. 3D and 4D printing in dentistry and maxillofacial surgery: Printing techniques, materials, and applications. Acta Biomater. 2021;122:26-49.