PETバリデーティッドFEAに基づく顎骨リモデリングシミュレーションの構築

基于 PET 验证的 FEA 构建颌骨重塑模拟

• 批准号: 18K09694
• 负责人: 水戸 武彦
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K09694/
• 关键词: 歯科インプラント; 有限要素解析; 骨リモデリング

当該研究は, 歯科インプラントに生じる臨床的偶発症の予防, さらには歯科インプラントの埋入に係るメカノバイオロジカルな反応を考慮した顎骨リモデリングシミュレーションの最適化に寄与することを主眼としたものである. 従来の解剖学的な観点を考慮した手法に加えて本シミュレーションを埋入システムに包含することで, より安全で効率的な歯科インプラント治療を実現することが期待される.初年度は, 有限要素解析モデル（以下, FEモデル）の作成を行った. 共同研究者の小川らが確立した実験モデルを踏襲して，Wistar系ラットの脛骨部について純チタンのカスタムメイドインプラントを埋入したモデルを用いて解析を行った. 前述の手法から複数のFEモデルを作成して, 骨リモデリングシミュレーションの解析に堪えうるFEモデルの接点数や要素数について検討を行った. 次年度は, 初年度に得られた結果を元に各種解析をコンター図及び応力ヒストグラムよりインプラント周囲骨における3次元的な応力状態について定性及び定量分析による検討を行った．特に, ラット脛骨の皮質骨および海綿骨の材料特性ついて, 部位特異的な骨梁構造及び材料非線形性を考慮した設定を行った. これより骨内領域を従来手法に比べてより実現象の再現性に富んだモデル構築に成功した. 加えて, 本モデルは経時的な骨代謝の観察と対照することでインプラントの骨梁形態変化の評価を行う基盤となるFEモデルとなるよう設定を検討した.

这项研究的主要重点是有助于预防牙种植体发生的临床并发症，以及通过将该模拟纳入种植体中，优化考虑与牙种植体植入相关的机械生物学反应的颌骨重塑模拟。除了考虑解剖学观点的传统方法之外，该系统有望实现更安全、更高效的牙种植体治疗模型（以下称为元素分析模型）。根据共同研究员 Okawa 等人建立的实验模型，我们使用将定制的纯钛植入物放置在 Wistar 大鼠胫骨中的模型进行了分析，我们使用上述方法创建了多个有限元模型。并检查了适合骨重塑模拟分析的有限元模型的接触点和元素的数量。基于第一年获得的结果，我们利用等值线图和应力直方图对种植体周围骨的三维应力状态进行了定性和定量分析。特别是，我们考虑了特定部位的小梁结构和材料非线性，设置了大鼠胫骨的皮质骨和松质骨的材料特性。这使我们能够比传统方法更准确地再现骨内区域的实际现象。此外，在构建高度通用的模型时，我们考虑了该模型的设置，以便通过将其与骨代谢随时间的观察进行比较，作为评估种植体骨小梁形态变化的基础。

项目成果

Biomechanical behavior with an implant-supported overdenture based on personalized FEA

基于个性化 FEA 的种植体支持覆盖义齿的生物力学行为

• 发表时间: 2018
• 作者: Sato E;Shigemitsu R;Mito T;Takahashi H;Yoda N;Sasaki K
• 通讯作者: Sasaki K

Effect of 12 years mandibular bone remodeling on biomechanical behavior in a patient with an implant-supported overdenture

12 年下颌骨重塑对种植体支持覆盖义齿患者生物力学行为的影响

• 发表时间: 2018
• 作者: Sato E;Shigemitsu R;Mito T;Takahashi H;Yoda N;Sasaki K
• 通讯作者: Sasaki K