骨梁三次元有限要素モデルの応力からインプラント過重負担と辺縁骨吸収との関連を探る
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20K10031
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 57050:Prosthodontics-related
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒井 良明 新潟大学, 医歯学総合病院, 准教授 (10301186)
黒川 孝一 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (60215085)
田中 茂雄 金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (20262602)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 歯学 / 骨応力予測 / 口腔インプラント |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の主な目的は臨床経過の追跡中の症例において、インプラント周囲炎に起因せず、辺縁骨吸収が生じた際、インプラントの周囲骨の応力・ひずみを機能負荷開始時における同部位の応力・ひずみと比較し、その相違と辺縁骨吸収との関連性を探索することである。そのために、多くのインプラント検討症例を対象に「初期モデル」の骨梁三次元有限要素モデルを作成し、応力を算出・アーカイブしていく。インプラントの経過観察中に骨吸収が生じた際に、新たな「骨吸収モデル」を作成し、応力解析を行う。辺縁骨吸収の観点から初期・骨吸収両モデルにおける応力・ひずみ分布の比較検討を行い、インプラント過重負担と辺縁骨吸収の関連性を探索する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は前年度から継続して、研究対象条件を満たしたインプラント治療を予定し、CT撮影済み、かつデータ利用の同意を得られた対象者からCT画像データを収集した。このデータは「初期モデル」の骨梁三次元有限要素モデルのベースとなる。また、同様に初期モデルの荷重条件設定に必要となる対象者から得られた上部構造装着後およびメインテナンス時での咬合圧のデータを入手した。（研究分担者および研究協力者（山崎裕太））
それらのデータをベースとし、口腔内スキャナーを用いて上部構造の形態を厳密に再現した初期モデルを作成した。その手法では初期モデルに必要なインプラント体の画像データおよび顎骨画像上でインプラント体の位置を合わせるためのガイドをマイクロCT撮影により得ていた。しかし、その後チタンのインプラント体の撮影に用いていたマイクロCTスキャンの運用が休止したため、新たな症例のモデルを作成するには代替となる機器および手法の検討が必要となった。そこで、3D光学スキャナーでプロビジョナルクラウンをインプラント体に装着した状態をスキャンした。得られたSTLデータを3次元骨梁構造解析ソフトとそのボリューム画像位置合わせオプションを用いて画像データに変換した後、顎骨画像データと合算した。その際の位置合わせガイドとして、インプラントアナログ上にプロビジョナルクラウンを装着した作業用模型から口腔内スキャナーにて得た3Dスキャンデータを用いた。この手法によりマイクロCT撮影を代替し、インプラント埋入状態、上部構造の装着状態をソフトウエア上でシミュレート可能とした。
なお、全症例において異常な辺縁骨吸収は生じなかったことにより当該年度も「骨吸収モデル」の対象となるデータを得る状況は発生しなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題を進めるに当たって重要な機械は運用休止となったにもかかわらず、新たな手法を検討し、代替手法を構築できたことや得られた研究結果は論文および国内学会に発表したことから、現在までの達成度がおおむね順調に進展していると評価している。
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| Strategy for Future Research Activity |
近年急速にインプラント治療において口腔内スキャナーを用いた光学印象法が応用され、完全デジタルワークフローによるインプラント症例が増えてきている。それらの症例にも本研究対象を拡大するために、今後、完全デジタルワークフローに適した骨梁3D-FEMモデルの作成手法の構築をすすめていきたい。
また、ヘリカルCT画像を用いることは、画質上で困難を伴うが、骨梁三次元有限要素モデルと力学的な同等性を有する三次元有限要素モデルの作成を目指す。
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Report
(3 results)
Research Products
(2 results)
