ラティス構造の人工骨により自家骨移植なしで挑むハイブリッド型顎骨再建法の開発

开发使用晶格结构人工骨的混合颌骨重建方法，无需自体骨移植

• 批准号: 22K10132
• 负责人: 山田 浩之
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Iwate Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K10132/
• 关键词: 下顎骨再建; チタン合金; ラティス構造; 顎骨再建; チタン

顎骨の一部に欠損が生じた場合には、自家骨移植が最も標準的な治療であり、移植骨を支える金属トレーやプレートが併用される。しかしながら、未だ十分な強度と患者固有の形態を両立できる金属材料は開発されていない。さらに、移植骨の採取部位の損傷も患者の大きな負担になっている。そこで、本研究では移植骨を用いない下顎骨再建法を開発する。金属積層造形法による個々の患者の顎骨外形を持ち、咬合力にも耐え得るラティス構造を付与したチタン製人工下顎骨と骨補填剤料を併用したハイブリッド型の下顎骨再建法の開発を目指す。2022年度は、電子ビーム積層造形装置（Arcam社製）を用いてTi-6Al-4V ELIを材料として造形した試験片に対して、強度試験を行い、われわれのシステムで造形する人工下顎骨の基礎的データを収集する計画である。ヒトの咬合力はこれまでの論文報告から最大約2000Nと考えられているため、われわれが新たに作製する人工下顎骨にはそれ以上の力に耐えうる強度が要求される。また、ヒトの皮質骨に近いヤング率を有することが望ましいと考えられるため、まず、有限要素解析ソフト（ANSYS）のMaterial Designerでラティス構造１セルの暫定ヤング率を計算することにした。現在、28種類のラティス構造の解析を行ったところまで研究は進行している。ヒトの皮質骨と近似するヤング率を有するラティス構造の人工下顎骨は、ヒトの下顎骨に類似する機械的性質を整えられると考えている。

当颌骨的一部分有缺陷时，自体骨移植是最标准的治疗方法，并使用金属托盘或板来支撑移植的骨头。然而，目前尚未开发出既具有足够强度又具有患者特定形状的金属材料。此外，对获取骨移植物的部位的损坏给患者带来了很大的负担。因此，在本研究中，我们将开发一种不使用骨移植的下颌重建方法。我们的目标是开发一种混合下颌骨重建方法，该方法将钛制人造下颌骨与可承受咬合力的晶格结构和采用金属增材制造的具有每个患者颌骨外部形状的骨填充材料相结合。 2022年，我们将使用电子束增材制造系统（Arcam制造）对Ti-6Al-4V ELI制成的样本进行强度测试，并对使用我们的系统制造的人工下颌骨的基础进行评估。收集相关数据。根据过去的论文，人类的最大咬合力被认为约为 2,000 N，因此我们将制造的人造下颌需要足够坚固，以承受更大的力。此外，由于人们认为杨氏模量接近人类皮质骨的杨氏模量，因此我们首先使用有限元分析软件（ANSYS）Material Designer计算了晶格结构的一个单元的临时杨氏模量。目前研究进展到已经分析了 28 种晶格结构。我们认为，具有晶格结构的人造下颌骨，其杨氏模量与人类皮质骨相似，可以具有与人类下颌骨相似的机械性能。