新しい計算方法によるおしゃぶり効果の評価の進歩

Advancing the assessment of pacifier effects with a novel computational method.

抄録

背景:

多くの研究により、非栄養性哺乳による不正咬合の可能性が高いことが実証されている。従って、おしゃぶりの影響を定量化することは、不正咬合の発症や悪化を予防し、性能の向上したおしゃぶりの設計の指針となる可能性がある。

BACKGROUND: Numerous studies have demonstrated a high likelihood of malocclusions resulting from non-nutritive sucking. Consequently, quantifying the impact of pacifiers can potentially aid in preventing the development or exacerbation of malocclusions and guide the design of improved performance pacifiers.

方法:

この研究では、重要な情報を効果的に収集し、非栄養性おしゃぶりの影響に関してより正確なデータを提供できる計算手法を提案し、評価する。利用した計算フレームワークは，OpenFOAM® 計算ライブラリ [3] の中で開発された数値ソルバーのコレクションである solids4Foam [1, 2] に基づいている．計算モデルは、生後6ヶ月の赤ちゃんの口蓋に焦点を当て、口蓋組織、おしゃぶり、舌などの様々な構成要素を組み込み、発生する口腔内負圧と舌の変位を考慮した。さまざまなモデルがテストされ、それぞれ口蓋構造を表現するための詳細度が異なる。これらのモデルは、1つの組織を含む単純化されたアプローチから、最大5つの異なる組織を含むより複雑な表現まであり、既存の文献と比較してより包括的な口蓋モデルを提供している。

METHODS: This work proposes and assesses a computational methodology that can effectively gather crucial information and provide more precise data regarding the consequences of non-nutritive pacifier sucking. The computational framework utilized is based on solids4Foam [1, 2], a collection of numerical solvers developed within the OpenFOAM® computational library [3]. The computational model focuses on the palate of a six-month-old baby and incorporates various components such as palate tissues, pacifier and tongue, and considers the negative intraoral pressure generated and the tongue displacement. Different models were tested, each offering varying levels of detail in representing the palate structure. These models range from a simplified approach, with one tissue, to a more intricate representation, involving up to five different tissues, offering a more comprehensive palate model compared to existing literature.

結果:

結果の分析では、口蓋表面の応力分布、歯冠にかかる変位と力を調べた。得られた結果を比較することで、文献に記載されているアプローチの精度を評価することができた。その結果、文献で提案されている最も一般的なアプローチである、口蓋を単一組織で簡略化したモデルを使用した場合、予測精度が低いことが明らかになった。対照的に、5つの異なる組織を組み込んだ最も複雑な構造を持つ口蓋モデルでは、他のすべての組み合わせと比較して、明確な結果が得られることが示された。

RESULTS: The analysis of results involved examining the distribution of stress on the palate surface, as well as the displacement and forces exerted on the dental crowns. By comparing the obtained results, it was possible to evaluate the precision of the approaches previously described in the literature. The findings revealed that the predictions were less accurate when using the simplified model with a single tissue for the palate, which is the most common approach proposed in the literature. In contrast, the results demonstrated that the palate model with the most intricate structure, incorporating five different tissues, yielded distinct outcomes compared to all other combinations.

結論:

最も詳細な口蓋モデルを用いて提案された計算手法は、歯列不正咬合発生の主な要因として認識されている非栄養性吸啜習慣の影響に関する正確なデータを得る上で、その有効性と必要性を実証した。将来的には、このアプローチを拡張して、多様なおしゃぶりのデザイン、サイズ、年齢層を含む同様の研究を実施することも可能であろう。これにより、非栄養性吸啜が顎顔面構造に及ぼす悪影響を緩和する革新的なおしゃぶりの設計が促進されるであろう。

CONCLUSIONS: The computational methodology proposed, employing the most detailed palate model, has demonstrated its effectiveness and necessity in obtaining accurate data on the impact of non-nutritive sucking habits, which are recognized as a primary contributor to the development of dental malocclusions. In the future, this approach could be extended to conduct similar studies encompassing diverse pacifier designs, sizes, and age groups. This would foster the design of innovative pacifiers that mitigate the adverse effects of non-nutritive sucking on orofacial structures.