2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of prosthetic devices based on the individual simulation of mechanical design optimization system
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26462960
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| Research Institution | Tsurumi University |
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Principal Investigator |
平井 真也 鶴見大学, 歯学部, 助教 (20339815)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 匠 鶴見大学, 歯学部, 教授 (20267537)
佐々木 圭太 鶴見大学, 歯学部, 助教 (60582343)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 有限要素解析 / 三次元モデル / 咬合接触 / 咬合力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
補綴装置の設計において，咬合接触，歯槽骨量など，患者ひとりひとりの口腔内情報を正確に再現した高精度3次元再構築画像を用い，個体別力学的シミュレーションを応用して，患者に優しい補綴装置の設計最適化システムの構築を行った．平成28年度は個体別力学的シミュレーションを用いた補綴装置の設計最適化システムとして，透過法を用いた咬合接触部位とT-Scanシステムにより取得した咬合力分布を統合したデータを有限要素モデルへの反映を行った．仮想空間上で二次元画像である咬合接触状態と三次元歯列モデルは投射法を用いることで統合することとした．投射法において三次元歯列モデルと咬合接触の二次元画像の位置関係が重要になるが，この位置合わせには歯列形態を再現する歯列模型にシリコーンバイトを装着した状態でのスキャニングデータを用いて行い，その統合精度は0.25±0.10 mmであった．この結果より，顎口腔形態における有限要素解析モデルに対して被験者の咬合接触状態を自動的に設定することが可能となり，高精度な個体別力学的解析を行う可能性が認められた．また，被験者の顎口腔形態と補綴装置を再現した三次元有限要素モデルに対して，本手法を用いることで咬合接触状態も重畳させ，個体別の荷重条件として解析を行った．モデルは顎骨，歯根膜，歯根，支台装置，補綴装置から構成され，拘束条件はフランクフルト平面を完全固定とした．咬頭嵌合位時と側方運動時の解析を行った結果，咬頭嵌合位時の方が側方運動時よりも過大な応力集中が認められた．解析を行った患者の経過観察を行った結果，咬頭嵌合位時に応力が集中した部位の支台装置に破折が認められた．本研究で実施した咬合接触状態の定量化および三次元モデルとの統合により，個体別力学的シミュレーションによる補綴装置の信頼性設計の基盤を構築することが可能となった．
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