| Project/Area Number |
12771262
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
Surgical dentistry
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| Research Institution | Fukuoka Dental College |
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Principal Investigator |
高山 義之 福岡歯科大学, 歯学部, 助手 (70299593)
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| Project Period (FY) |
2000 – 2001
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2001)
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| Budget Amount *help |
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2001: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2000: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
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| Keywords | 関節リウマチ / CAD / CAE / CAM人工顎関節 / 三次元有限要素解析 / 人工顎関節 / 骨頭置換術 / 変形性顎関節症 / 滑走関節 / CT画像構築 / 三次元ソリッドモデル / 有限要素法 / Shimoda Device |
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| Research Abstract |
滑走運動獲得を目的とした顎関節全置換システムの開発と、シミュレーションによる応力や強度について検索した。
方法
1.三次元ソリッドモデルの作成方法について
ヒト顔面頭蓋骨CTデータを画像処理し、三次元CADソフトで三次元ソリッドモデルを完成させた。
人工顎関節は、Temporal partsとMandibular partsからなる三次元ソリッドモデルを完成させた。
2.有限要素モデル
CADモデルを要素分割し、三次元有限要素モデルを作成した。
3.材料定数
それぞれの材料に対し、過去の報告をもとに弾性係数とポアソン比を設定した。
4.拘束および荷重条件
頭蓋骨の固定と、下顎の側方移動を制限するように拘束した。
荷重は、後上方へ45°の角度で50Nを設定した。
5.解析方法
解析は線形静解析にて行った。.評価は、von Misesの相当応力にて行った。
結果
骨について
頬骨弓は側頭骨頬骨突起基部で荷重負担しており、ネジ止め部周囲は前方部ほど応力集中が顕著であった。下顎骨は反時計回りに僅かに回転し、ネジ止め部周囲は応力集中を認めた。
人工顎関節について
Fossa layerは後方部に応力集中を認めた。Disc layerではシャフトの前面で引張応力、後面で圧縮応力の集中を認めた。Condylelayerでは、内面のネジ穴周囲に応力の集中を認めた。ネジは骨との間隙部で応力集中が認められた。本解析における最大von Mises応力はCo-Crが218.4MPa(500MPa)、Titaniumが31.7MPa(825MP a)、高分子ポリエチレンが11.5MPa(20MPa)、骨が4.7MPa(68.4MPa)であった《()内は降伏応力》。このことから本解析における人工顎関節の設計は妥当であると考えられた。
本解析では潤滑を考慮していない点や静力学的解析であるため、今後更に検討を加えていく予定である。
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