2016 Fiscal Year Research-status Report
有限要素法による矯正用HAp/Col コーティングオンプラントの最適形状の検討
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15K11341
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
鈴木 聖一 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (90187732)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊池 正紀 国立研究開発法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他研究員 (00354267)
森山 啓司 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (20262206)
川元 龍夫 九州歯科大学, 歯学部, 教授 (50323704)
高久田 和夫 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (70108223)
上園 将慶 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 日本学術振興会特別研究員 (80737346)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 矯正用ミニスクリュー / 骨膜下インプラント / アパタイトコラーゲン / 新生骨 / 有限要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
歯科矯正用ミニスクリューは歯の移動において絶対的固定源として極めて有用な装置である。しかしながら歯槽骨内の歯根間に打ちこむため歯根損傷の危険があり、混合歯列期の患者では永久歯胚を損傷する危険性があり、その有用性にも関わらず使用範囲が成人に限られ、また埋入には熟達した技術が必要なことなど、その普及を妨げる要因がいくつか存在する。我々は歯槽骨内埋入を必要としない骨膜下オンプラントの開発を試みてきた。昨年までの研究でアパタイトコラーゲンをコーティングしたチタンロッドをラット頭蓋骨骨膜下に設置すると2週間で新生骨の制裁が観察され、さらに有限要素法にてチタンロッド周囲に形成される新生骨がチタンロッドに負荷される矯正力によって破壊ざれずに固定を維持するための最適な形状として半円が良いことを報告した。当該年度はチタンロッドをラット頭蓋骨骨膜下に埋入することを想定して、ラット頭蓋骨を歯は骨としてその硬度や密度、チタンロッドを頭蓋骨底面を固定するなど束縛条件、荷重条件などを加え、新生骨のvon Mises応力を算出して有限要素法を用いてチタンロッドの形状と骨接合強度の関係について詳細に検討を行った。その結果断面が長方形の形状のものが最も矯正力による新生骨の破壊に耐える形状であることが分かった。さらに断面長方形のものは新生骨の高さに影響されず、最も安定かつ強い骨接合強度を有することがしめされた。今後は、このデータに基づいたチタンロッドを作成するとともに実際にラット頭蓋骨骨膜下に埋入し、有限要素法で得られたデータとin vivoでのデータの相違について検証していく予定である。
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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
有限要素法、および実際の動物実験を比較検討することで、矯正力の負荷に耐える最適な新生骨を誘導するためのチタンロッドの形状が決定できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ラット頭蓋骨で得られたチタンロッド最適形状をベースにより実際の臨床で用いられるチタンロッドおよび矯正用フックを具備した装置を開発し、大型動物を用いてヒトにおいて用いる状況を想定した実験を行う。
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| Causes of Carryover |
当該年度はラットの研究で得られた骨幕下オンプラントの最適形状のい情報をもとに実際のヒトで用いるオンプラントの試作モデルを製作するところであるが、現在臨床で用いる矯正用フックの形状も合わせて試行錯誤中であり、このモデル作成に用いる３Dプリンタの使用料などが次年度に繰り越されるものと考えられる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当該年度で持ち越した。最適形状を有するオンプラントの試作で３Dプリンタなどを使用する予定であり、さらにこのオンプラントをラット、もしくはミニピッグに埋入し、生成される新生骨の形状を観察するとともに、矯正力への耐久性について検討する予定である。
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Research Products
(1 results)
