咀嚼筋筋電図による咬合力推定システムの構築に関する検討

概要

咬合力の測定方法は，①人工歯冠内に荷重計を組み込み測定する方法，②超小型の荷重計を上下顎歯列間に挟み測定する方法，および③薄膜上の圧センサーを上下顎歯列間に挟み測定する方法の3種に大別される．上記の測定法はいずれも検査室内という限られた環境下でのみ測定可能なものであり，食事やブラキシズムなど日常動作の中で歯にどれくらいの咬合力が生じているかを簡便に測定することは現状では難しい．そこで，日常動作時も容易に測定可能な咀嚼筋筋電図データから，その時に発揮される咬合力を推定するシステムを構築して，咬合力を間接的に測定する方法が考えられる．本研究では，そのような咬合力推定システムを構築するため，予め同時測定しておいた筋電図と咬合力の関係を利用して，別日に測定した筋電図データから咬合力を推定する場合，誤差がどの程度となるかを検討した．対象は顎口腔系に異常を認めないボランティアの被験者計17名（21-30歳，平均24.6歳）である．両側咬筋，側頭筋，顎二腹筋前腹相当部より，通法に従い表面電極にて筋電図を導出した．最大随意咬みしめ（maximumvoluntaryclenching，MVC)までの10段階の力での咬みしめを行った．感圧咬合フィルム（GC社デンタルプレスケール50H:以下プレスケールとする）を用いて咬合力を筋電図と同時に測定した．その他，ガム咀嚼，グミ咬み潰しの際の筋電図も測定した．測定は異日に2回行った．筋電図波形はデジタルフィルタにより平滑化101ポイント，絶対値化，ハイパスフィルタ20Hzの処理を施し，手動でそれぞれの波形を抽出した．波形処理後，各種運動時の主咀嚼側咬筋最大振幅値(以下振幅)を抽出した．主咀嚼側咬筋振幅と咬合力との間には一次線形的な関係が見られたので回帰式には1次式を採用した．2日目の測定で得られた10段階の咬みしめ振幅を1日目の回帰式に代入して咬合力の推定値を求めた（N:補正なしの回帰式による推測値）．推定精度向上のため，各種補正条件を施行した．(A)MVC振幅，(B)MVC振幅/咬合力，(C)主咀嚼側ガム咀嚼時の振幅，(D)グミの咬み潰しの振幅の4項目を両測定日に行い，1日目と2日目の比率を算出し，その比率を使用して補正した咬合力推定を行った．プレスケールによる実測値（T）と各推定値との差を求め，被験者毎の平均値を計算した（実験①）．2回（1日目，2日目）の測定が終了した被験者のうち，7名に対しては3回目（3日目）の測定を行った．1回目の主咀嚼側咬筋電極を約2センチ後方にずらした位置に貼付して3回目の測定を行った（実験②）．実験①では，推定値と実測値の誤差は補正なしのもので被験者17人の平均で約124N（標準偏差72.9N）であった．補正なしの推定値の場合の誤差と補正を行った推定値の場合の誤差との間には何れの補正の場合でも有意差は認められず，補正を行って推定しても，誤差が著しく少なくなるような傾向はみられなかった．実験②では，補正なしの推測定値と比較して，(A)MVC振幅，(B)MVC振幅/咬合力によって補正を行った推定値について対応のあるt検定を行うと誤差が有意に少なくなる結果となった．(C)主咀嚼側ガム咀嚼時の振幅，(D)グミの咬み潰しの振幅による補正を行った推定値では有意差なしの結果となった．本研究から，最大咬みしめが安定している正常者では，異なる測定日間で電極の位置をほぼ咬筋中央に貼った場合は，特に補正を行わなくても，誤差約100Nで咬合力を推定することが可能であることが分かった．一方，最大咬みしめが安定している正常者でも，測定日間で電極の位置が大きく異なる場合には，各々の測定日のMVC振幅，MVC振幅/咬合力の比率によって補正することにより，推定値の誤差は大幅に少なくなることが明らかとなった．

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