Construction of CAD/CAM system applied to prosthesis design of oral function

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K11752
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 田地 豪 広島大学, 医系科学研究科(歯), 准教授 (80284214)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 二川 浩樹 広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (10228140) ; 小川 匠 鶴見大学, 歯学部, 教授 (20267537) ; 井川 知子 鶴見大学, 歯学部, 助教 (70552389) ; 木原 琢也 鶴見大学, 歯学部, 学部助手 (50796399)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 口腔機能 / 補綴装置 / CAD/CAM

Outline of Annual Research Achievements

平成31年度の研究実施計画は、構造力学的シミュレーションを用いた補綴装置の設計・製作ワークフローの確立とした。設計した補綴装置に対する有限要素解析では、患者個別の3次元有限要素モデルを作成し、咬合状態の機能データを荷重条件として3次元モデルに統合を行い、有限要素解析ソフトウェアを用いて主応力、von Mises応力、ひずみ、変位を算出し、3次元モデルに応力分布を表示させた。また、歯科用CAD/CAMシステムを用いた補綴装置の製作・評価では、設計した補綴装置を切削加工機を用いて製作し、実体実験として精密万能試験機を用いた破壊試験や疲労試験を通じて現実世界での破壊様相などを評価した。歯科用CAD/CAMシステムのワークフローに口腔機能データを追加することにより、咬合による残存歯や補綴装置、歯槽骨などにかかる応力を事前にシミュレーションすることができ、長期にわたって機能の維持が可能な補綴装置の設計を支援する情報になりうると考えられた。
研究期間全体を通じて、まず、生体硬組織・軟組織モデルの生成と有限要素モデルへの変換を行うことにより、「生体硬組織・軟組織を再現した高精度3次元有限要素モデルの構築」を行った。次に、口腔機能データ（咬合接触・咬合力）の計測と3次元モデルへの咬合データの統合を行うことにより、「歯列形態データと口腔機能データの統合手法の確立」を行った。さらに、設計した補綴装置に対する有限要素解析と歯科用CAD/CAMシステムを用いた補綴装置の製作・評価を行うことにより、「構造力学的シミュレーションを用いた補綴装置の設計・製作ワークフローの確立」を行った。