1.歯顎顔面奇形の歴史
歯顎顔面奇形とは.顎の発育異常による上下の顎や頭蓋顔面領域の他の骨との大きさや形.関係の異常.それに伴う歯列や顎口腔系の機能異常.顔貌の形態異常のことを指す。 また.広義の歯・顎顔面奇形には.外傷や腫瘍などによる二次的な奇形も含まれます。
矯正外科は.顎変形症の研究と治療を行う新しい総合的な分野であり.口腔顎顔面外科の一分野となっています。 DOは.骨格の変形や骨欠損を矯正するための先駆的な理論であり.技術です。 骨格の変形や欠損を矯正するために.骨膜や軟部組織.血液を供給したまま切り開いた骨片に特定の牽引力を加えて.骨を伸ばしたり広げたりする手術法である。 また.文献上では.distraction osteogenesis, bone traction, bone scab traction, bone lengtheningなどと呼ばれている。
矯正手術と組み合わせたDO法の合理的な使用は.歯と顎顔面奇形の外科的治療における新たな発展段階をもたらしたのです。
骨性不正咬合の外科的治療は.1849年にアメリカの学者Hullihenによって初めて報告されました。 1957年.Obwegeserは下顎変形症の矯正治療において.経口的アプローチであるsagittal split ramusを初めて報告した。ObwegeserとBellの研究は.顎矯正手術の歴史を変え.現代の顎矯正手術における学問の発展を導くものであった。 1980年代以降.硬性内固定法の臨床応用と矯正前後の治療が成功し.顎矯正手術は完成され.まさに機能と形態を兼ね備えた新しい時代に突入したのです。
1905年.イタリアの整形外科医Codivillaは.骨とその周囲の軟組織をゆっくりと牽引することで長さを変えることができるという考えを初めて提唱しました。
2.歯顎顔面奇形に対する包括的な順次治療の概念
矯正手術は.前後・上下・顔面非対称奇形や一部の部分累積不正咬合を含むすべてのタイプの低発達または過発達の歯顎顔面奇形に適応されます。 顎骨形成術の臨床応用は.顎の長大化.顎の横径の拡大.上顎の前方移動.修復された歯槽骨の増大.顎のセグメント欠損の修復.顎と顎関節の再建に及び.顎矯正術と組み合わせて複雑な歯顔面変形を治療することができる。
矯正手術との併用は.ほとんどの歯顎顔面奇形を治療でき.治療期間も短く.基本的に一度で問題を解決でき.費用も安く済みますが.手術の侵襲性が高いことが最大の欠点です。 周術期管理や手術手技.器具.材料の発達により.現在では比較的安全なルーチンの手術となっています。 牽引式骨形成術は.複雑で困難な顎矯正症例の治療において.従来の顎矯正手術と比較して利点があります。 比較的簡単で.短期間で.ドナー手術を必要とせず.早期から行うことができ.骨を長くし軟組織を拡大することができ.再発率も比較的低いです。 主なデメリットは.格納器を除去するための2次手術が必要であること.手術時間が長いこと.子供の協力が得られないこと.費用が高いことです。 重度の歯顎顔面骨格変形の矯正に対するtraction osteogenesisの利点は明らかですが.術者だけでは正確な咬合機能の確立が難しいため.形態と機能の両方.特に咬合関係の重要性に留意しなければならないことは言うまでもありません。 そのためには.治療計画の立案から術後のフォローアップまで.矯正歯科や顎矯正外科の技術と連携し.常に咬合を牽引骨治療全体のプロセスの中に組み込んでいくことが必要である。
歯顎顔面奇形の標準的な治療は.口腔外科の他の部門と同様に.包括的な治療の順序に基づくべきであると著者らは考えている。 唇顎口蓋裂のような先天性奇形の患者さんでは.新生児期から矯正治療を開始し.鼻唇側変形の発生を抑制することができます。 歯や顎の骨性奇形が発生しやすいことが早期に判明した場合には.奇形の進行を最小限に抑え.将来の手術に伴う外傷を軽減する目的で.成長前または成長期に移動式装具の装着などの介入治療を実施することができます。 患者が包括的な治療を受ける前の非常に重要なステップは.臨床検査.X線セファロ分析.モデリング分析.予測結果のコンピューター分析を組み合わせて.患者に合わせた治療計画を作成する.複数の関連分野との相談と話し合いです。 術前矯正治療の目的は.歯並び.アーチの調和.代償性傾斜の除去.咬合曲線の調整.根の動きの制御を行い.骨の切削.咬合関係の正確な調整.術後の安定した修復と咬合再構成のための強固な基礎を提供することにあります。 口腔衛生状態が悪く.歯周炎や虫歯のある患者さんの中には.矯正治療や術後の創傷治癒に支障をきたす場合がありますので.連続治療の前に歯周病をできるだけ治癒またはコントロールする必要があります。
単発の顎矯正治療として顎矯正手術が可能な大多数の患者さんには顎矯正手術の治療法を優先し.従来の顎矯正手術では効果が期待できない.あるいは治療が困難な特定のケースにのみtraction osteogenesisを検討すべきとされています。 例えば.OSAHSで顎が小さく.従来の顎矯正手術では両顎の前進に限界があった症例では.traction osteogenesisを行うことで顎を十分に前進させ.上気道を十分に拡大させることができます。 上顎低形成による二次的な唇顎口蓋裂や.古い外傷性顎脱臼の治癒など.複雑で難しい症例には.顎矯正手術に牽引骨形成術を併用することが可能です。 例えば.顎の幅が狭い場合.牽引手術で歯列弓を拡大し.その後.矯正治療で歯並びを整え.顎矯正手術で変形した顎位を修正することができます。 顎関節強直症に続発する非対称変形の場合は.まず関節形成術を行って開口障害を解消し.次に牽引骨形成術を行って顎関節を再建し.上顎顎面傾斜のある場合は.再度Lefort I手術を行って変形の矯正を行うことが必要である。
術後は.筋力学的バランス修正適応などの要因により.弾性牽引や術後の矯正治療でさらに咬合関係を微調整し.最終的に良好な噛み合わせを得る必要があります。 軟組織の変形を併発している患者もいるため.一般的には骨組織の変形を矯正した後に2期手術を行うことが推奨される。
患者さんの変形にはそれぞれ個性があるので.異なる病因に対して多職種が協力して.個別的かつ包括的な治療を採用してこそ.見た目と機能を等しく重視した矯正治療の目標が達成できるのです。
3.現代の歯科顎顔面奇形外科治療における新技術の開発
(1) Computer-aided surgery
情報化時代の到来に伴い.コンピューターの普及は第4次産業革命の特徴であり.生命科学との掛け合わせにより.コンピューター支援手術（CAS）が生まれ.外科技術の発展に新しい局面を開いている。
CASの基礎となるのは医用画像の開発です。 コンピュータによる画像グラフィック処理技術の急速な発展は.顎矯正手術に新たな局面をもたらした。 1958年にデンマーク王立歯科大学が世界初のコンピュータ支援セファロシステムを開発して以来.デジタル技術の進歩や医用画像処理技術の発展に伴い.この技術は顎矯正外科医に広く利用されるようになってきた。 従来の手作業による測定と比較して.コンピュータ支援セファロ技術は.シンプル.正確.効率的.正確.直感的に予測でき.患者と医師のコミュニケーションに非常に有用である。 しかし.固定の問題は依然として手動で行う必要があり.一定のヒューマンエラーが存在するため.この問題に対する固定のための自動コンピュータ認識の開発が既に研究されています。 また.画像の質もセファロ測定の結果を左右する。 従来のX線フィルムでは.非対称な変形を持つ患者の前頭部の形態測定に大きな誤差があったが.新たに登場したデジタルX線技術は.X線の照射を光信号に変換し.光ファイバーで光電結合により電気信号に変換し.数千のグレーレベルの画像信号とするもので.この画像信号からセファロ測定の結果が得られる。 また.コンピュータによる自動識別や解析にも適しています。
軟部組織の側面診断の分野では.1971年にHoldawayが「視覚的治療目的（VTO）」という概念を提唱して以来.多くの学者がコンピュータによる軟部組織の予測システムの研究に専念してきました。 しかし.文献によると.軟部組織予測システムは.予測が不正確で.個人に合わせた予測ができない.誤差が大きいなどの問題があり.その応用はやや限定的であった。 しかし.画像技術とソフトウェア製品の統合と開発が進めば.軟部組織予測システムは臨床の場でより広く使われるようになると考えられています。
ラピッドプロトタイピング（RP）は.1980年代後半に開発された新しい技術で.コンピュータ支援設計（CAD）モデルやオブジェクトのCTデータ.コンピュータ支援製造（CAM）データをコンピュータ制御で組み立てることを指します。試作品をCAMで積層する技術。 この技術は.CAD.レーザー加工.データ.新素材開発の各分野の技術を統合的に応用することに主眼を置き.ここ20年の製造技術分野での大きなブレークスルーをもたらしたと言える。 RP技術は現在.個別化インプラント擬似再建などの欠損修復や.複雑な歯顎顔面奇形の術前頭蓋モデルの製作に広く用いられており.複雑で難しい歯顎顔面奇形や欠損の術前診断・設計・術中精密誘導.手術時間の短縮.医師と患者のコミュニケーションの円滑化に大きな重要性を持っている。 RP技術の臨床使用にはまだ問題があり.その工業的精度は0.1mmに達することができますが.臨床的精度は低下し.歯の形態再現.咬合関係再構成に一定の誤差があります。 CAD/CAM技術開発の将来の方向性は.パラレルエンジニアリング技術とリバースエンジニアリング技術をサポートし.オフサイトネットワーク伝送を実現し.オンサイト建設をサポートし.仮想設計と仮想製造を達成することである。
ここ数十年.欧米の科学研究機関は頭蓋顎顔面3D再構成およびシミュレーションシステムの開発に多額の投資を行い.頭蓋顎顔面軟組織および硬組織の3D立体視や手術シミュレーション用のインタラクティブ骨切りを徐々に実現させてきました。 従来の顎矯正手術の解析とシミュレーションは2次元平面上で行われており.人間の頭蓋顎顔面の複雑な構造と顔が完全に対称でないことから.X線投影における左右の重なりの問題は.従来の手術シミュレーションと結果予測に影響を与えています。 模型手術は三次元の概念を実現していますが.顔の軟部組織の輪郭とは切り離されているため.手術後の軟部組織の外観の変化を三次元的に予測することは困難です。 したがって.コンピュータで3次元可視化された手術シミュレーションと予測システムを顎矯正の分野に導入することは.外科医の限られた視野を広げ.従来の手術の境界を突破し.手術精度の向上.外傷の軽減.成功率の向上に重要な意味を持つ。 cevidanesらは.顎矯正手術前と後の評価に.コンピュータ3次元操作ソフトウェアと組み合わせたコーンビームCTの適用を報告した。 Cevidanesらは.顎矯正手術前後の下顎顆路の変位を評価するために.コンピュータ化された3D操作ソフトウェアとCone-beam CTの使用を報告しています。
しかし.これらの外科用3D手術シミュレーションシステムは.設備が高価で.携帯性に欠け.ソフトウェアを購入しなければならず.さらに発展させることができません。 そこで.中国の一部の学者は.PC上で独自の3D矯正手術シミュレーションシステムを開発し.便利で普及し.柔軟性のあるシステムとしています。 また.一部の学者は.ラピッドプロトタイピング技術と組み合わせた顎矯正手術の3Dシミュレーションに基づいて.位置決めされた歯科セメンテーションプレートの製作に成功したという報告を発表しており.これは従来の模型手術の手作業の面倒なプロセスを避け.作業効率と手術の精度を向上させるものである。
CAS技術（imal invasive surgery, MIS）の継続的な発展の中で.空間位置ナビゲーションシステムにより.術中の3D可視化と位置決めをリアルタイムで実現し.手術手技の洗練と低侵襲化に新しい考え方を切り開く3Dナビゲーションの概念が口腔顎顔面手術の分野に導入されたのである。 ナビゲーション手術は.脳神経外科や整形外科の分野で初めて採用されました。 口腔顎顔面外科分野での応用は.主に口腔インプラントや頭蓋顎顔面変形の外科的矯正に焦点が当てられている。 基本コンポーネントは.バーチャルリアリティ（VR）と位置追跡システムで.外科医が人体の解剖学的構造にあらゆる角度からリアルな三次元画像を適用し.病変を修飾できるように.他の画像機器で収集したデータを迅速に修正・制御し.仮想画像を計算・表示・再構成・伝送できる人間制御の三次元画像インターフェイスである。 これにより.外科医はリアルな3次元画像を使って.あらゆる角度から人体の構造を見ることができ.病変を定性・定量的に分析し.手術のシミュレーションやガイドを行うことができるようになりました。 重度の複合頭蓋顎顔面変形症患者では.骨の3次元空間関係が複雑であり.このような変形に対する従来の2次元評価ツールの適用は著しく制限されます。 そのため.3次元空間技術の導入は.このような患者群に対する術前設計の洗練と治療成績の向上に恩恵をもたらしてきた。
口腔顎顔面ナビゲーション手術のトレンドは.VR技術のさらなる発展とシミュレーション手術の教育・訓練システムの改善にあります。 また.医療用ロボットや遠隔操作手術（テレサージェリー）と組み合わせて.正確で低侵襲かつ人道的な外科治療の基盤を確立するための遠隔医療システムの開発が進められています。
（2）低侵襲手術の概念
低侵襲手術（MIS）と低侵襲手術の考え方は.21世紀の手術のトレンドになっている。 低侵襲手術の概念は.1983年にイギリスの泌尿器科医Wickhamによって初めて紹介されました。 これは.手術の有効性を確保しながら.患者の身体的・心理的外傷を最小限に抑えるものです。 1990年代初頭以来.内視鏡技術.腹腔鏡検査.子宮鏡検査.ほぼすべての臨床外科部門腹腔鏡検査展覧会を含む代表として関節鏡検査の電子機器の広範なアプリケーションと急速に.特別な機器のセット：。 現在.内視鏡は.一般外科.産婦人科.泌尿器科の臨床アプリケーションで最も人気があります。
口腔顎顔面外科の継続的な発展に伴い.低侵襲手術は近年.いくつかの一般的な臨床疾患の診断と治療に適用され.顎関節手術.頭蓋顔面外傷.唾液腺疾患.美容外科の分野で一定の成果を達成している。 顎矯正手術の分野では.近年.海外の関連する動物実験や臨床報告が見られ.様々な先天性・後天性の頭蓋顎顔面変形症の外科治療に低侵襲手術の概念を導入しています。
Rohnerらは.内視鏡技術を用いたヒト頭蓋標本6例に対するLe Fort I骨切り術の実施を報告し.上顎低形成に続発する口唇口蓋裂の患者2例に対して低侵襲Le Fort I骨切り術を実施しました。 下顎変形症患者数名に対し.内視鏡補助下垂直骨切り術と下顎上行枝の強固な内固定術を行った。 Wiltfangらは.低侵襲手術による急速上顎弓拡大の成功に関する論文を発表し.Levineらは.小切開によるLefort III骨切り術と外中顔面牽引骨造成の動物実験研究を報告している。 まとめると.顎矯正手術とtraction osteogenesisにおいて低侵襲手術技術を組み合わせることにより.頭蓋顔面解剖の明確な可視化.顔面神経.下歯槽神経.内上顎動脈などの重要な解剖学的構造の保護.傷の隠蔽.より小さな手術剥離.出血の減少.正確な骨の再配置.術後合併症の減少.早期機能発揮.患者の苦痛軽減が可能となる。 術後の回復を早め.入院期間を短くすることができるという明らかな利点があります。
しかし.低侵襲手術は高度な設備と器具を必要とし.切開と器具の制限により手術領域が限られ.一部の複雑な外科手術は従来の「開腹手術」でしか完了できないのである。 従来の顎矯正手術の多くは口腔内で行うことができ.それほど複雑な手術ではないため.低侵襲法の利点がしばらく反映されにくいためか.国内外での低侵襲矯正手術や牽引骨形成術に関する研究はまだほとんど行われていません。 しかし.コンピュータ技術.ナビゲーション手術技術.マイクロロボット支援手術.手術器具の継続的な発展により.低侵襲矯正手術と牽引骨形成技術の発展の余地はかなりあると思われます。
(3) 再吸収性材料
再吸収性内固定材料は1960年代から海外で研究されており.1971年にCutrightらがマカクの下顎骨の内固定にポリL乳酸材料を使用して以来.口腔顎顔面外科領域での吸収性材料の開発が注目され.HaersらはSR-PDLA材料を使って.その応用を報告しています。 Haersらは.SR-PDLLAを顎矯正手術におけるII級.III級不正咬合や顎形成術に使用し.従来の金属チタンプレートと同等の効果が得られると報告しています。
再吸収性材料は.一般に生分解性材料と呼ばれ.合成高分子有機材料または天然高分子材料で.体内で加水分解.酸化され.最終生成物はCO2とH2Oであり.呼吸器系.尿路系から排泄され.体内に蓄積されることはない。 従来の金属製の体内固定材料と比較して.ストレスマスキング効果が低い.あるいはない.腐食の影響がない.X線画像に干渉しないなどの利点がある。 一般的に使用されている再吸収性材料は.採取の必要がないポリグリコール酸（PGA）.ポリプロピレングリコール酸（PGA）.hel Maxillofacial Surg, 1971,29:393.
polyactic acid[J]（PDA. (ポリ乳酸.PLA）.ポリアミド.自己強化PGA（SR-PGA）などがあります。 キチンなどの天然高分子系バイオマテリアルは.抗菌.抗腫瘍.抗凝固活性.免疫増強.組織修復促進など様々な生物活性があり.近年研究が進み.新しいタイプの吸収性材料として徐々に臨床で使われるようになると期待されている。
再吸収性材料の欠点は機械的強度が低いことで.特に生体内分解反応によりその強度は急速に低下し.骨が治癒していない場合の内固定には条件を満たさないことがあり.また局所的な非特異的炎症が起こることも報告されています。 このように.再吸収性材料には金属材料に代替できない利点がありますが.普遍的な臨床使用のニーズを満たすためには.まだまだ継続的な開発が必要です。 主な研究の方向性と傾向は.異なる環境下での再吸収性材料の適合性.強度.劣化速度およびメカニズムに関するさらなる研究.材料.特に再吸収性スクリューの機械的強度のさらなる向上.再吸収性材料からなるレトラクターの開発.遅延性無菌炎症反応の発生をいかに軽減.回避.防止するか.異なる成長因子と材料を組み合わせて再吸収性材料として (4) 牽引器具のパーソナライゼーション
(4) パーソナライズドデザイン
歯顎顔面不正咬合は.複合的.集学的.包括的な疾患である。 前述したように.歯顎顔面奇形患者の治療計画は.個々の奇形症例に応じた個別設計の包括的な連続であるべきである。 難症例に対しては.RP技術と組み合わせたCAD/CAMを応用して頭蓋模型を製作し.同時にコンピュータによる3次元シミュレーションと予測システムを組み合わせて診断.分析.プロトコル設計.結果予測を行い.個々の患者に最適な治療法を実現することができる。
また.個別化レトラクターの開発も研究の方向性の一つで.複雑な症例では従来のDOでは複数回の外科的治療が必要となる場合があり.複数回の手術を回避し治療期間を短縮するために.曲率を持った大きな欠損部位用のレトラクター.多方向のオールインワンレトラクター.歯科インプラントと組み合わせたレトラクターなど.個別化レトラクターを設計する試みがなされています。 また.骨支持型上顎アーチエキスパンダーや様々なデザインの歯槽骨牽引装置も臨床研究のホットトピックとなっています。
コンピュータ技術や材料科学などの新技術の継続的な開発により.正確な術前シミュレーションと予測システム.ナビゲーション手術.高性能生分解性材料.低侵襲手術コンセプトが.歯科顎顔面奇形外科治療に新しい時代をもたらすと考えられています。