PETバリデーティッドFEAに基づく顎骨リモデリングシミュレーションの構築

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K09694
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 水戸 武彦 東北大学, 大学病院, 医員 (40734281)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 重光 竜二 東北大学, 大学病院, 助教 (00508921) ; 末永 華子 東北大学, 歯学研究科, 助教 (00508939) [Withdrawn] ; 依田 信裕 東北大学, 大学病院, 講師 (20451601) ; 小川 徹 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (50372321) ; 佐々木 啓一 東北大学, 歯学研究科, 教授 (30178644)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 歯科インプラント / 有限要素解析 / 骨リモデリング

Outline of Annual Research Achievements

当該研究は, 歯科インプラントに生じる臨床的偶発症の予防, さらには歯科インプラントの埋入に係るメカノバイオロジカルな反応を考慮した顎骨リモデリングシミュレーションの最適化に寄与することを主眼としたものである. 従来の解剖学的な観点を考慮した手法に加えて本シミュレーションを埋入システムに包含することで, より安全で効率的な歯科インプラント治療を実現することが期待される.
初年度は, 有限要素解析モデル（以下, FEモデル）の作成を行った. 共同研究者の小川らが確立した実験モデルを踏襲して，Wistar系ラットの脛骨部について純チタンのカスタムメイドインプラントを埋入したモデルを用いて解析を行った. 前述の手法から複数のFEモデルを作成して, 骨リモデリングシミュレーションの解析に堪えうるFEモデルの接点数や要素数について検討を行った. 次年度は, 初年度に得られた結果を元に各種解析をコンター図及び応力ヒストグラムよりインプラント周囲骨における3次元的な応力状態について定性及び定量分析による検討を行った．特に, ラット脛骨の皮質骨および海綿骨の材料特性ついて, 部位特異的な骨梁構造及び材料非線形性を考慮した設定を行った. これより骨内領域を従来手法に比べてより実現象の再現性に富んだモデル構築に成功した. 加えて, 本モデルは経時的な骨代謝の観察と対照することでインプラントの骨梁形態変化の評価を行う基盤となるFEモデルとなるよう設定を検討した.