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Development for innovative jaw reconstruction system using dynamic frame bioactive device of shape memory material

Research Project

Project/Area Number 21K10131
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 57060:Surgical dentistry-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Yamauchi Kensuke  東北大学, 歯学研究科, 教授 (10364150)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鵜沼 英郎  山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (30273303)
清水 良央  東北大学, 歯学研究科, 助教 (30302152)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords骨造成 / 骨延長 / 骨膜伸展骨形成法 / ポリエチレンテレフタレート / 再生誘導療法 / ダイナミックフレーム装置 / 骨延長法 / 骨増生 / ダイナミックフレーム / 骨再生誘導療法 / 形状記憶材料
Outline of Research at the Start

静的・動的特性を有したDFDを製作し、既存骨から新たな形態を誘導させる形態改変を実証させ、最終的には任意の血管柄周囲にDFDを設置させ、新たな血管柄付き骨弁の検証を行う。これにより人工材料の使用回避ならびにドナーサイトへの最小侵襲による新たな骨再建方法を提唱すると供に、骨ー軟組織の境界認識をDFDにより任意に制御できることを目指し、形態・機能を考慮した次世代顎骨再建方法を開発する。

Outline of Final Research Achievements

This study fabricated a DFD with static and dynamic characteristics, demonstrated morphological modification to induce a new morphology from existing bone, and finally placed the DFD around an arbitrary vascular pedicle to verify a new osteocutaneous free flap. The response to periosteal expansion stimulation by DFD in rat femurs showed osteogenesis in the surrounding bone, but not directly under the DFD, and the amount of osteogenesis was influenced by the surrounding blood flow environment.
These results indicate that the jawbone reconstruction using DFD is useful not only in the form of a full-scale model of the target morphology, but also in the form of a frame designed as the beam structure, which increases the feasibility of developing next-generation DFD jawbone reconstruction methods.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は細胞培養による再生医療ではなく、生体自らが持つ創傷治癒能力を応用した再生誘導療法の一つであり、従来の骨移植などとも異なり、骨採取によるドナーサイトへの侵襲の回避や生体材料の不使用による異種骨の感染回避などの利点を有した方法といえる。また、広範囲にわたる骨欠損に対する血管柄付き骨弁による再建においても、レシピエントで求められる形態を事前に付与することで、顎骨であれば咬合再建を考慮した形態を付与した骨移植が可能となることから、手術回数の低減や咬合回復期間の短期化が計られることで、患者の早期社会復帰や咬合咀嚼能率の早期回復による健康増進に寄与するものと考えられた。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] A collagen membrane for periosteal expansion osteogenesis using a timed-released system in rabbit calvaria.2022

    • Author(s)
      Yamauchi K, Imoto K, Odajima K, Morishima H, Shimizu Y, Nogami S, Takahashi T.
    • Journal Title

      International Journal of Implant Dentistry

      Volume: 4 Issue: 1 Pages: 9-9

    • DOI

      10.1186/s40729-022-00407-5

    • Related Report
      2022 Research-status Report 2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 骨膜界面の移動による静的・動的骨再生誘導法2022

    • Author(s)
      山内健介
    • Journal Title

      東北大学歯学誌

      Volume: 40/41 Pages: 1-9

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Periosteal expansion osteogenesis using an innovative, shape‐memory polyethylene terephthalate membrane: An experimental study in rabbits2021

    • Author(s)
      Imoto Kazuhiro、Yamauchi Kensuke、Odashima Kenji、Nogami Shinnosuke、Shimizu Yoshinaka、Kessler Peter、Lethaus Bernd、Unuma Hidero、Takahashi Tetsu
    • Journal Title

      Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials

      Volume: 109 Issue: 9 Pages: 1-11

    • DOI

      10.1002/jbm.b.34793

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 骨折治癒機転を応用した歯槽骨造成術2023

    • Author(s)
      山内健介
    • Organizer
      ITI東北支部会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Dynamic and static regenerative bone augmentation technique for dental implant2023

    • Author(s)
      Kensuke Yamauchi
    • Organizer
      第27回日本顎顔面インプラント学会、APIS Winter Meeting
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Occlusal reconstruction with dental implants using alveolar augmentation after mandibular fibula reconstruction2023

    • Author(s)
      Kensuke Yamauchi
    • Organizer
      9th World Congress of the International Academy of Oral Oncology
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 骨再建を伴うデンタルインプラント治療2022

    • Author(s)
      山内健介
    • Organizer
      第67回日本口腔外科学会総会・学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 骨治癒過程を応用した静的・動的骨再生誘導療法2022

    • Author(s)
      山内健介
    • Organizer
      第24回顎顔面手術手技研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Book] Essential techniques of alveolar bone augmentation in implant dentistry, a surgical manual.2022

    • Author(s)
      Takahashi T, Yamauchi K
    • Total Pages
      608
    • Publisher
      Wiley-Blackwell
    • ISBN
      9781119827320
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 骨再生及び/又は骨増生用メンブレン2021

    • Inventor(s)
      山内健介、清水良央、鵜沼英郎
    • Industrial Property Rights Holder
      山内健介、清水良央、鵜沼英郎
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2021
    • Acquisition Date
      2024
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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