筋骨格を有するテーラーメイド有限要素解析を用いた力学的補綴装置設計システムの開発
| Project/Area Number |
21K17053
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 57050:Prosthodontics-related
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| Research Institution | Tsurumi University |
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Principal Investigator |
木原 琢也 鶴見大学, 歯学部, 学部助手 (50796399)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 有限要素解析 / CT / AI / 咀嚼筋 / 咬合 / CAD/CAM / デジタルデンティストリー |
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| Outline of Research at the Start |
患者の歯列・骨の解剖学的形態データに筋肉・咬合力の口腔機能データを統合したテーラーメイド有限要素解析モデルの作成を通じて、歯の破折や顎関節の変形を防ぎ、残存組織を長期的に守るための力学的シミュレーションを可能とし、補綴装置の設計にフィードバックするシステムとして現在の歯科臨床（特にCAD/CAMワークフロー）への組み込みを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
悪習癖などの過大な咬合力は様々な組織への応力の集中を生じさせ、補綴装置や歯根の破折、顎関節の変形など様々な悪影響を及ぼす。本課題では患者の歯列・骨の解剖学的形態データに筋肉・咬合力の口腔機能データを統合したテーラーメイド有限要素解析モデルの作成を行い、補綴装置の材料選択や設計にフィードバックするシステムの開発を行うことを目的とする。
有限要素解析モデルの生成は、3Dスキャナーにより歯列形態の取得、CT画像より骨形態の取得、T-ScanIIIにより咬合状態をデジタル化し、座標統合を行った。その三次元モデルを有限要素解析ソフト（Voxelcon）にてボクセルデータに変換した。ボクセルは複雑な組織を正確にモデル化できる特性があり、解析エラーが少ないため、応力解析の高速化が可能となった。本手法を用いて、上顎左側側切歯欠損に対する接着ブリッジの応力解析から、補綴装置の脱離にに対する検討を行った。接着ブリッジの設計は2リテーナー型、遠心カンチレバー型、近心カンチレバー型の3パターンとした。モデルは接着ブリッジ、歯、歯根膜、歯槽骨から構成される。患者の下顎運動から咬頭嵌合位、側方咬合位、前方咬合位の咬合接触を荷重条件に適用し、有限要素解析を行った。その結果、咬頭嵌合位、偏心位の両方において2リテーナー型が最も応力が高く、近心カンチレバー型が最も小さいことから、本症例においては近心カンチレバー型接着ブリッジの設計が脱離に対して有用である可能性が示された。
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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
2022年度はボクセルを扱った有限要素解析の高速化を可能とし、咬合接触などの口腔機能データと統合する方法を確立した。実際の臨床モデルを用いて接着ブリッジの応力解析を通じて本手法の有用性を確認し、新たな知見を得ることができた。咬合状態の座標統合だけでなく、補綴装置の設計に対する有限要素解析も行ったことから順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も計画通り、個体別の咀嚼筋を活用したテーラーメイド有限要素解析を行うため、症例データベースから歯根破折や補綴装置の破損などが生じた症例を抽出し、有限要素解析における荷重条件の設定や、臨床現象と応力解析結果の比較検証について研究を進めていく予定である。また、生体三次元モデルの緻密化、咬合力データや筋肉の情報を用いた患者個別の有限要素解析が行えるよう研究を進めていく。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Fabrication of mucocompressive splints for free gingival grafts via medical engineering in patients with reconstructed mandibles2022
Author(s)
Kihara T , Ikawa T , Shigeta Y , Shigemoto S , Ando E , Hirai S , Harada N , Kawamura N , Nakaoka K , Hamada Y , Ogawa T Ihara , Keita Sasaki , Kentaro Hirai , Takumi Ogawa
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Journal Title
Journal of Prosthodontic Research
Volume: 66
Issue: 4
Pages: 646-650
DOI
NAID
ISSN
1883-1958, 1883-9207
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Peer Reviewed / Open Access
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