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2016 年度 実施状況報告書

骨改造アルゴリズムを応用した生体荷重ベースのインプラント補綴力的最適化設計の検討

研究課題

研究課題/領域番号 15K11147
研究機関東北大学

研究代表者

川田 哲男  東北大学, 歯学研究科, 大学院非常勤講師 (80292225)

研究分担者 依田 信裕  東北大学, 歯学研究科, 助教 (20451601)
佐々木 啓一  東北大学, 歯学研究科, 教授 (30178644)
小川 徹  東北大学, 歯学研究科, 准教授 (50372321)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード歯科用インプラント / 骨リモデリング / 生体内測定 / 有限要素解析
研究実績の概要

下顎臼歯部3歯欠損に対しインプラント3本支台の固定性補綴治療が施され,経過良好な患者1名を被験者とした.補綴終了後の経年的パノラマX線画像データ(1,2,3,4年後)を用いて,インプラント周囲の骨密度変化を分析した.また,この患者の下顎骨を再現した有限要素解析モデルを作成し,前年度に小型水晶圧電式センサを用いて,咬みしめや咀嚼等の機能時にインプラントに加わる荷重を生体内にて3次元的に測定し,使用する支台インプラントの位置・本数を変化させ,4パターンの支持形態条件(3本支台(被験者に適用した補綴形態),2本支台ブリッジ・近心カンチレバー・遠心カンチレバー)を設定し,各条件において荷重測定をしたデータを入力した.インプラントおよび上部構造は患者口腔内と同一規格になるようCADソフトウェアにて作成し,モデル上に再現した.生体内実測荷重データを有限要素モデルに入力し,骨内の歪みエネルギー密度を解析した.
有限要素解析により得られた歪みエネルギー密度分布をベースに骨リモデリングシミュレーション解析を行い,補綴4年後の骨密度変化をシミュレーションにより算出した.このシミュレーション結果を実際の患者骨密度変化と比較し,シミュレーションアルゴリズムと演算式に修正を加えることにより,臨床的に妥当性の高い非線形骨リモデリングアルゴリズムを構築した.
構築された患者固有非線形骨リモデリングアルゴリズムによりシミュレートされた骨密度変化は,実際の生体骨密度変化に対して有意に相関した(p<0.01).

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

現時点ではおおむね予定通りに進行していると思われる.しかしながら,本研究のベースとなる生体内測定の被験者のリクルートがやや困難であり,今後の進捗に影響する可能性もある.

今後の研究の推進方策

本研究に参加可能な被験者のリクルートを強化する.また,前年度に構築できた骨リモデリングアルゴリズムを多くの症例に対し応用するために必要な改良を施していく.そのために研究協力者(工学博士)による知識・技術サポートを積極的に得ていく.

次年度使用額が生じた理由

当該年度に購入した物品が予定よりも減額されたため,次年度使用額が生じたと考えられる.

次年度使用額の使用計画

次年度はこの使用額を含め,主に解析を終了させること,および研究結果の公表(旅費・印刷代)のために使用する計画である.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] The University of Sydney(Australia)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      The University of Sydney
  • [雑誌論文] Effects of food texture on three-dimensional loads on implants during mastication based on in vivo measurements2016

    • 著者名/発表者名
      Yoda N, Ogawa T, Gunji Y, Vanegas JR, Kawata T, Sasaki K.
    • 雑誌名

      Implant Dentistry

      巻: 25 ページ: 515-519

    • DOI

      10.1097/ID.0000000000000443

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of implant configurations supporting three-unit fixed partial denture on mandibular bone response: biological-data-based finite element study.2016

    • 著者名/発表者名
      Yoda N, Liao Z, Chen J, Sasaki K, Swain M, Li Q.
    • 雑誌名

      Journal of Oral Rehabilitation

      巻: 43 ページ: 692-701

    • DOI

      10.1111/joor.12411

    • 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Investigation of Bone Morphological Change in Maxillary Anterior Buccal Bone on Implant: a Clinical and Numerical Study2017

    • 著者名/発表者名
      Yoda N, Zheng K, Chen J, Swain M, Li Q, Sasaki K
    • 学会等名
      Dentsply Implants World Summit Tour 2017
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2017-02-18 – 2017-02-19
    • 国際学会
  • [学会発表] バイオメカニクス・メカノバイオロジーの観点から欠損歯科補綴を考える2016

    • 著者名/発表者名
      依田 信裕
    • 学会等名
      第2回 補綴歯科臨床研鑽会 プロソ'16
    • 発表場所
      ベルサール新宿,東京
    • 年月日
      2016-12-10 – 2016-12-11
    • 招待講演
  • [学会発表] Biomechanical Bone Responses by Mandibular Reconstruction with Fibula Free Flap2016

    • 著者名/発表者名
      Yoda N, Chen J, Zhang K, Liao Z, Koyama S, Sato N, Li W, Sasaki K, Swain M, Li Q
    • 学会等名
      11th Biennial Meeting of the ISMR
    • 発表場所
      Belgrade, Serbia
    • 年月日
      2016-05-04 – 2016-05-07
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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