三次元数学モデルによるインプラント周囲骨リモデリングの超シミュレーション

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10470418
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 佐藤 裕二 広島大学, 歯学部, 助教授 (70187251)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松浦 義則 広島市立大学, 情報科学部, 助手 (80285436) ; 田村 秋雄 広島市立大学, 情報科学部, 教授 (80264943) ; 大春 愼之助 広島大学, 理学部, 教授 (40063721) ; 和田本 昌良 広島大学, 歯学部附属病院, 講師 (70231040) ; 赤川 安正 広島大学, 歯学部, 教授 (00127599)
• Keywords: 骨リモデリング / 三次元有限要素解析 / 数学モデル / インプラント / 構造力学解析 / コンピュータグラフィックス

Research Abstract

機能圧から生じるインプラント周囲骨の応力は骨のリモデリングを引き起こし,オッセオインテグレーションを維持すると考えられているが,不適切な応力集中が生じると骨破壊が始まり,オッセオインテグレーションが消失する。このメカニズムを明らかにすることはインプラントの予後を飛躍的に向上させ,より強固な予知性を与える。本研究の目的は,すでに我々が開発できた「組織像に基づくインプラント周囲骨の三次元評価システム」と「海綿骨構造を有する三次元有限要素モデル作成法」をもとにまったく新しい三次元数学モデルを用いた骨リモデリングの超シミュレーションを完成させ,インプラント周囲の骨リモデリング現象のメカニズムを明らかにすることである。
本年度には以下の解析を行った。1)2頭のサルの上下顎骨にインプラントを植立し、上部構造を装着し3ヶ月後のインプラント周囲組織像を得た。これが基本のデータとなる。2)上記データを三次元構造データに変換し、三次元数学モデルによる骨リモデリングの超シミュレーションの準備を行った。3)他方では、生体内の骨リモデリングを(1)Ca濃度分布,(2)応力による電位,(3)pH,(4)骨芽細胞分布,(5)破骨細胞などのパラメータにより骨形成と骨吸収が生じる現象ととらえ,その関係を数学モデルにより数式で表現した。科学的にこれまで明らかになっている点についてはあらかじめモデルに組み込んでおく。4)平行して、上記の2)と3)を組み合わせたシミュレーションとグラフィックス表示の予備的検討を行った。
今後は,さらに解析をすすめ,三次元数学モデルによるインプラント周囲骨リモデリングの超シミュレーションを完成させる予定である。