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2018 年度 実施状況報告書

動的有限要素解析と口腔機能情報を融合した補綴装置の設計最適化システムの構築と活用

研究課題

研究課題/領域番号 18K17159
研究機関鶴見大学

研究代表者

木原 琢也  鶴見大学, 歯学部, 学部助手 (50796399)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード構造力学的シミュレーション / 有限要素解析 / 補綴装置
研究実績の概要

補綴装置装着後の長期予後の多くは一定の術式を行った患者群の経過観察から得られる、補綴装置の生存率、破折原因などを調査する臨床研究により検討されている。しかし実際の日常臨床においては、それらのデータが個々の患者に必ずしも適応するとは限らない。口腔内で長期間、機能を維持できる補綴装置の設計・製作を可能とするため、本研究では工学的手法を用いて患者個々の機能的・形態的データ(歯列・歯槽骨・顎関節形態、骨密度、咬合接触、咬合力、下顎運動)を組み込んだ動的有限要素解析による構造力学的シミュレーションを応用した補綴装置の設計最適化システムを構築し、臨床へ応用することを目的とする。
平成30年度は、生体組織を高精細に再現した動的有限要素解析モデルの生成を行うため、まず本研究の基盤となるデータ入力として、歯・歯列形態を取得する方法である三次元形状計測の精度検証を行った。三次元形状計測装置の製品の正確度および精度を定量的に評価した結果、動的有限要素解析を行うための咬合面や歯列形態の取得には十分な精度を有することが明らかとなった。CT画像データから生成した顎骨や顎関節形態を再現した三次元モデルに対して三次元形状計測した歯列のデータを統合することにより、顎骨部分と歯列部分を正確に再現したモデルを製作可能とした。生体組織として患者の歯・歯列形態に加え、骨・顎関節形態や骨密度、歯周組織や筋肉、歯髄や歯根膜を再現した高精細三次元有限要素モデルを生成した。

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

初年度では動的有限要素解析モデルを生成するための精度検証として、三次元形状計測装置から得られる歯列形態データの正確度と精度について明らかとした。また、CT画像データから皮質骨や海綿骨、顎骨や支台歯の形態を三次元再構築することで仮想空間上にモデル化し、動的有限要素解析モデルを生成することにも成功しているため順調に進展していると考える。

今後の研究の推進方策

今後も計画通り、歯列形態と咬合力・下顎運動データの統合の自動化を行うため、プログラム開発環境を用いたデータ統合ソフトウェアの開発と、6自由度下顎運動測定装置を用いて計測した顎運動と歯列形態の座標系の統合を進めていく予定である。

次年度使用額が生じた理由

当初購入を予定していた物品の価格変動に加え、学内の物品にて代替可能な研究を行ったため、次年度使用が生じた。次年度では、歯列形態と咬合力・下顎運動データの統合の自動化を行うため、感圧シートや咬合採得用材料等の実験材料や解析に必要なソフトウェアに使用する計画である。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Spontaneous-regeneration of the reconstructed mandible in a segmental mandibulectomized young girl2019

    • 著者名/発表者名
      Ikawa T, Shigeta Y, Kihara T, Ando E, Harada N, Hirai S, Shigemoto S, Nakaoka K, Hamada Y and Ogawa T
    • 雑誌名

      Austin Journal of Surgery

      巻: 6 ページ: 1164-1167

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 易摩耗性スプリントにおける耐摩耗性の検討-暫間修復用レジンとの比較-2018

    • 著者名/発表者名
      木原琢也,井川知子,伊原啓祐,佐々木圭太,平井健太郎,伊藤光彦,伊藤崇弘,重本修伺,重田優子,小川 匠
    • 学会等名
      日本デジタル歯科学会第9回学術大会
  • [学会発表] 各種スキャナにおける測定能および三次元画像構築の特性について2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤光彦,井川知子,伊藤崇弘,木原琢也,平井健太郎,重田優子,重本修伺,小川 匠
    • 学会等名
      日本デジタル歯科学会第9回学術大会
  • [学会発表] 変形性関節症における形態的特徴の検討-咬合器の選択に関する一考察-2018

    • 著者名/発表者名
      平井真也,木原琢也,井川知子,伊藤光彦,伊藤崇弘,平林里大,重田優子,重本修伺,小川 匠
    • 学会等名
      日本顎口腔機能学会第60回学術大会
  • [学会発表] 顎運動機能情報を活用する次世代歯科用CAD/CAMシステムの構築-顎運動測定器の開発と応用-2018

    • 著者名/発表者名
      重本修伺,伊藤崇弘,伊藤光彦,木原琢也,井川知子,平林里大,重田優子,森山 毅,坂東永一,松香芳三,小川 匠
    • 学会等名
      日本顎口腔機能学会第60回学術大会
  • [学会発表] 易摩耗性スプリントと歯冠修復に用いる材料の耐摩耗性2018

    • 著者名/発表者名
      木原琢也,井川知子,伊原啓祐,佐々木圭太,田地 豪,平井健太郎,伊藤光彦,伊藤崇弘,重田優子,重本修伺,二川浩樹,小川 匠
    • 学会等名
      公益社団法人日本補綴歯科学会第127回学術大会
  • [学会発表] 各種スキャナを用いてマージン形態の再現性の検討2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤光彦,井川知子,伊藤崇弘,平井健太郎,木原琢也,重田優子,重本修伺,小川 匠
    • 学会等名
      公益社団法人日本補綴歯科学会第127回学術大会
  • [学会発表] CAD/CAMシステムに応用可能な統計形状モデルの構築 第一大臼歯形状の推定2018

    • 著者名/発表者名
      井川知子,大竹義人,横田 太,森口和也,伊藤光彦,伊藤崇弘,木原琢也,平井真也,重田優子,重本修伺,佐藤嘉信,小川 匠
    • 学会等名
      公益社団法人日本補綴歯科学会第127回学術大会
  • [学会発表] 変形性関節症における咬合器の選択基準に関する検討 -顎顔面頭蓋の形態的特徴-2018

    • 著者名/発表者名
      木原琢也,井川知子,伊藤光彦,伊藤崇弘,重本修伺,重田優子,小川 匠
    • 学会等名
      一般社団法人日本歯科技工学会第40回学術大会
  • [学会発表] 顎機能異常者における運動論的基準軸の検討2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤崇弘,重本修伺,伊藤光彦,木原琢也,井川知子,平林里大,重田優子,平井真也,小川 匠
    • 学会等名
      日本顎口腔機能学会第61回学術大会
  • [学会発表] 患者の個別情報を用いた有限要素解析の歯科臨床への応用2018

    • 著者名/発表者名
      木原琢也,井川知子,重田優子,重本修伺,小川 匠
    • 学会等名
      第27回日本コンピュータ外科学会大会
  • [学会発表] ファイバー強化型コンポジットレジンブリッジの破折強度に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木圭太,積田光由,木原琢也,林 邦彦,井川知子,重田優子,小久保裕司,小川 匠
    • 学会等名
      平成30年度公益社団法人日本補綴歯科学会東関東・西関東支部合同学術大会

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公開日: 2019-12-27  

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