運動学的顆頭中心
- 【読み】
- うんどうがくてきかとうちゅうしん
- 【英語】
- Kinematic center of condyle
- 【辞典・辞典種類】
- 新編咬合学事典
- 【詳細】
- ⇒顆頭中心
顆頭上に設定した基準点。下顎運動の電子的計測および運動学的解析において、下顎三角の後方2頂点を代表する標点として用いられる。顆頭点の運動学的同義語。3次元6自由度の下顎運動計測システムにより顆路を計測するときは、顆頭上に基準点を定めてその基準座標系における3次元座標値を標点とし、その運動軌跡を求めて顆路の計測値とする。従来下顎運動の態様を記述する場合、たとえば前方運動は両側の顆頭と関節円板が下顎窩の前下方に引き出されることによって発生する下顎全体の前下方への滑走運動と表現されている。また、側方運動は一方の顆頭が顎関節内でボールベアリングのように回転しながら外側方にわずかに移動し、他方の顆頭が前下内方へ移動することによって発生する下顎全体の回転様の運動と表現されている。これらの表現はわかりやすいが、下顎運動計測の標点とする顆頭中心をどこに設定したらよいかの手がかりは得られない。運動学的解析では顆頭中心を明確に定義する必要がある。顆頭中心を求める方法には解剖的方法と運動学的方法の2種類がある。
【解剖的顆頭中心】
これは運動学とは無関係に求められるので、運動学の観点からすると合理的とはいえない。しかし顆頭中心という用語からまず第1に想起されるのは解剖的な顆頭中心であろう。解剖的に顆頭中心を求めるにはその形状から求めるしか方法がない。顆頭は球体ではなくフットボールのようなかたちをしているので、その形状を楕円体とみなし、長径と短径の交点を顆頭中心と定義して計測する。蓮見（1974）はＸ線規格装置を用いて100名の被験者につき水平面に投影したＸ線フィルム上で計測を行なった。その結果によると、顆頭の長径は約17mm、短径は約9mmで、その長径と短径の交点を解剖的顆頭中心としたとき、左右の顆頭中心間距離（顆頭間距離）は約107±1mmであった。また左右の顆頭中心の位置の顔面皮膚面からの距離は平均20±1mmで、耳珠前縁から前方約7mmのところにあった。蓮見の計測は水平面に限られているので矢状面内については定かでないが、以上のデータから解剖的顆頭中心は左右の顔面皮膚から約20mmの深さにあり、顆頭間距離は約107mmであることがわかる。
【運動学的顆頭中心】
これは運動学的観点に立って定義された顆頭中心で、矢状面投影上で定義されたものと、前頭面および水平面投影上で定義されたものの2種類がある。
1）矢状面内で定義された顆頭中心
これは下顎の全矢状面内運動に対応して求められた運動学的な顆頭間軸で、河野（1968、Kohno 1972）により発見された。河野は切歯点前方の2つの点の運動をストロボ方式のマルチフラッシュ装置を用いて矢状面内で測定し、これら2点の運動中の位置データからコンピュータを用いて、顆頭部の内外に設定した160個の標点の運動軌跡を算出した。下顎に、咬頭嵌合位からはじめて順に後方限界運動→前方限界運動→前方運動を行なわせ、再び咬頭嵌合位にもどる運動を行なわせたところ、160個の標点はいずれも下顎の運動に対応してさまざまなループを描いたが、顆頭上の1つの標点だけはループではなく上下幅最大0.7mmの緩いS字状の曲線を描いた。これはこの特定の標点が顆路上を移動する際に、下顎がこの標点の回りを回転しながら運動することを示している。以上から石原（1972）は矢状面内における下顎運動の回転中心が求められたと考え、左右の顆頭上にある2つの回転中心を結ぶ線分を全運動軸kinematic axisと名づけた。全運動軸の性格を石原は、下顎運動は全運動軸を中心としてのローテイションrotation（回転）とトランスレイションtranslation（平行運動）によるもの、と表現している。全運動軸は、はじめて生体上で移動しながら機能する回転軸が顆頭上に存在することを実証したもので、矢状面内の運動学的顆頭中心の科学的な定義といえる。
2）前頭面内で定義された運動学的顆頭中心
これは下顎の側方運動に対応して前頭面内および水平面内で求められた運動学的顆頭中心で、保母（保母 1982、Hobo 83、84、84）により発見された。保母ら（Hobo、Takayama 1984）は作業側顆路を幾何学的に解析する目的で、中心位における顆頭間軸（トランスバース・ホリゾンタルアキシス）と側方運動が終了した時点における顆頭間軸とが交わる点の挙動を分析し、この点をクロスポイントと呼んだ。クロスポイントに終了する運動軌跡の出発点は、側方運動の開始時にはトランスバース・ホリゾンタルアキシス上に存在しているので、側方運動の終了時にこの点がトランスバース・ホリゾンタルアキシスと交差するということは、側方運動中にこの点が外側点に向かってトランスバース・ホリゾンタルアキシス上を側方運動の終末点（クロスポイント）まで、真横へ移動したことを示唆している。したがって、幾何学的には作業側顆路はトランスバース・ホリゾンタルアキシス上を真横へ向かって動く単純な運動ということになる。この間に下顎は顆頭間軸とともにクロスポイントを回転中心として回転するので、クロスポイントは顆頭中心のコンセプトにふさわしい。
クロスポイントの存在は、保母により次のようにして実験的に確認された。3次元6自由度の計測能力をもつ電子的下顎運動計測装置を用い、50名の被験者の側方運動をクラッチを用い歯の非接触条件下で計測した。この装置は顔の外側で計測した3次元6自由度のデータからコンピュータの演算により、下顎上の任意の点の動きを算出する能力を有している。この装置を使って50名の被験者のデータを収集し、その平均値を処理して顆頭間軸上の各点の平均運動軌跡を求めた。運動学的顆頭中心は、側方運動中に水平基準軸（トランスバース・ホリゾンタルアキシス）上を外側方へ向かってまっすぐ移動する“動く回転中心”で、左右の運動学的顆頭中心間の距離（顆頭間距離）は平均110mmである。この値は蓮見（1974）の求めた解剖的顆頭中心における顆頭間距離（平均107mm）および波多野ら（波多野、Clayton 1988）の求めたクロスポイント発現位置から算出した顆頭間距離（平均109mm）とそれぞれ近似しているので、日本人の顆頭中心間距離は平均約110mmと結論される。ちなみに、上記と同じ被験者群（50名）についてフェイスボウを用い左右顔面皮膚上で後方基準点間距離と上記の運動学的顆頭中心間距離（110mm）から、顔面皮膚面から運動学的顆頭中心までの距離は片側平均18.5mmという値が得られている。この値も蓮見の求めた値（平均22mm）および波多野らの求めた値（平均18.0mm）とそれぞれ近似しているので、日本人の顆頭中心は顔面皮膚から平均約20mm内側に位置していると結論できる。
鈴木は、6自由度の計測能力をもつ電子的下顎運動計測装置を用いて、矢状面境界運動に側方境界運動を加えた立体運動の収斂点を求め、運動学的顆頭中心とした。この点における矢状面内境界運動に対する顆路の厚みは平均0.46mm、またこれに側方境界運動を加えた立体的な下顎運動に対する顆路の厚みは平均0.74mmで、顆頭中心間距離は平均106.5mmであった（鈴木 1987）。
河野による全運動軸は、矢状面内の運動における運動学的顆頭中心であるが、矢状面内に限られていたため、水平面ないし前頭面内における位置がどこにあるかはわかっていなかった。保母の見い出した運動学的顆頭中心によりその側方的位置が特定された、といえる。ちなみに保母、高山（1995）は下顎運動の運動学的構成の検討過程で、作業側顆頭上の運動学的顆頭中心を通り垂直軸に対し矢状側方顆路傾斜度だけ前傾した軸が側方運動中の側方旋回運動の回転軸であるという知見を得ている。要約すると、河野の全運動軸が矢状面内の蝶番回転運動の回転軸（顆頭間軸）であるのに対し、保母の運動学的顆頭中心（クロスポイント）は側方運動中の側方旋回運動の回転軸（側方旋回軸）を規定するもので、両者を合わせることによって3次元的に運動学的顆頭中心を定義できる。このようにして下顎運動の電子的計測および運動学的解析において下顎三角の後方2頂点を代表する運動学的顆頭中心が3次元的に定義されたことにより、下顎運動の運動学的構成を解明する足がかりが得られた（保母、高山 1995）。
⇒下顎運動の運動学的構成