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2017 年度 実績報告書

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
キーワード骨リモデリング / 生体内荷重 / 歯科用インプラント
研究実績の概要

本研究では,インプラントに加わる力とインプラント周囲骨の骨リモデリングとの関連に関して調査した.臨床に直結した知見を得るために,過去に代表者らの研究グループにて,小型水晶圧電式センサを用いて行ったインプラントに加わる荷重の生体内測定研究にて得られた荷重実測値を応用し,インプラント周囲骨の骨リモデリング解析研究を行った.下顎左側臼歯部にインプラントが3本埋入されている被験者の荷重データを応用した.CTデータから構築した3次元下顎骨モデルをベースとした有限要素解析モデルを構築し,生体実測荷重値を咬合力入力値とした解析を実施し,インプラント周囲骨内の歪みエネルギー密度を算出した.その後,ウォルフの法則をベースとした骨リモデリングアルゴリズムを応用し,経年的なインプラント周囲骨リモデリングをシミュレーション解析した.さらに,解析結果を本被験者の実際の経年的骨密度変化アウトカムと対比することで,解析結果の臨床的妥当性についても検証した.これにより,被験者下顎骨密度変化に対応した非線形骨リモデリングアルゴリズムを算出することに成功した
このアルゴリズムを応用し,骨密度変化予測シミュレーションを試行した.すなわち被験者が,下顎左側3歯欠損部を2本のインプラントを支台としたブリッジで補綴すると仮定し,インプラント周囲骨の骨密度がどう変化するかを予測した(本被験者は実際には3本支台の上部構造にて補綴した).補綴後4年経過後に通常のブリッジや近心カンチレバーブリッジ形態では骨吸収は認められず,遠心カンチレバーブリッジ形態では一部に骨密度の低下が認められるという予測結果が得られた.このような被験者固有の骨リモデリングアルゴリズムを用いたシミュレーションを治療計画段階にて行うことが可能となれば,インプラント埋入・補綴設計を力学的に最適化することが可能となり,その臨床的意義は極めて大きいと考える.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] シドニー大学(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      シドニー大学
  • [雑誌論文] Identification of dynamic load for prosthetic structures2017

    • 著者名/発表者名
      Zhang. D., Han. X., Zhang. Z., Liu. J., Jiang. C., Yoda. N., Meng. X., Li. Q
    • 雑誌名

      Int J Numer Method Biomed Eng

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1002/cnm.2889

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Bone morphological effects on post-implantation remodeling of maxillary anterior buccal bone: a clinical and biomechanical study2017

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

      J Prosthodont Res

      巻: 61 ページ: 393-402

    • DOI

      10.1016/j.jpor.2016.12.010

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of Configurations of Implants supporting a Four-unit Fixed Partial Denture on Loading Distribution2017

    • 著者名/発表者名
      Yoda. N., Sun. J., Matsudate. Y., Hong. G., Kawata. K., Sasaki. K
    • 雑誌名

      Int J Prosthodont

      巻: 30 ページ: 68-70

    • DOI

      10.11607/ijp.5033

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation of multi-stage non-linear bone remodeling induced by fixed partial dentures of different configurations: a comparative clinical and numerical study2017

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

      Biomech Model Mechanobiol

      巻: 16 ページ: 411-423

    • DOI

      0.1007/s10237-016-0826-x

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 生体ベース非線形骨改造アルゴリズムに基づくインプラント周囲の経年的骨密度変化解析2017

    • 著者名/発表者名
      依田信裕、小針啓司、 松舘芳樹、 川田哲男、佐々木啓一
    • 学会等名
      日本補綴歯学会第126回学術大会
  • [学会発表] 有限要素解析を用いたインプラント機能時の動的力学挙動に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤愛美加、重光竜二、水戸武彦、依田信裕、佐々木啓一
    • 学会等名
      第47回日本口腔インプラント学会学術大会
  • [学会発表] Biomechanical effect on bone remodeling in a mandibular reconstruction case using fibula free flap2017

    • 著者名/発表者名
      Yoda N, Chen J, Zhang K, Koyama S, Sato N, Kiyama T, Swain M, Li Q, Sasaki K
    • 学会等名
      The 4th joint meeting of the ISMR and the AAMP
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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