Adaptive Bone Remodeling around Osseointegrated Implants at Posterior Maxillae: A Comparison between Animal Experiments and Computer Simulation

  • Lin, Chun-Li (PI)
  • Chang, Shih Hao (CoPI)

Project: National Science and Technology CouncilNational Science and Technology Council Academic Grants

Project Details

Abstract

骨整合性(osseointegration)的植體技術已成為目前牙科植體學的主流,應用的範圍也從前牙區全口無牙病患的補綴術逐漸擴展至局部缺牙或單齒缺損的病患,長期的臨床追蹤發現下顎擁有90%以上的成功率,但在上顎硬質骨較薄及鬆質骨密度較低的區域成功率僅有65% 至85%。而由生物力學的觀點可發現植體植入上顎後,在長期咬合力動態負載作用下,骨質重塑行為會導致植體頸部硬質骨吸收、內部鬆質骨骨小樑結構改變,進而促使植體/骨質界面產生鬆脫並失敗。然而上顎後牙區植體周邊的骨質重塑行為又和咬合力形式、顎骨幾何外型、骨質原始密度、植體植入方位及植體形式有密切關係,因此有必要針對上述多項參數進行骨質重塑行為的深入研究。本研究最主要目的是利用骨質重塑理論量化的數學模式和有限元素法結合,發展一套於術前可在電腦中模擬術後人工植體周邊骨質流失狀態的技術,此一技術不但可於術前電腦中先行模擬術後骨質可能流失的情況,同時可決定最佳的手術方式及植入物選擇。本研究將透過醫學影像處理及電腦輔助工程技術先建構出欲分析之四組(兩種植體形式搭配兩種植入方位)有限元素模型,利用非線性接觸元素搭配以應變能密度為基礎並量化之骨質重塑理論,於電腦中模擬術後多階段之骨質重塑狀態。而為了驗證電腦模擬分析之正確性,研究中同時開發一套可控制頻率、大小之水壓施力供給統式,利用迷你豬於其上顎部位植牙並進行長期的動態施力活體動物實驗,同時利用奈米壓痕系統量測植體/骨質界面材料特性;在實驗完成後透過螢光染色及組織切片的方法計算植體頸部硬質骨吸收量及鬆質骨密度改變量,同時亦和電腦分析結果比對以確立生理參數及單一階段模擬時間等。最後再將已求得之生理參數代回所開發的電腦模擬骨質重塑技術中,進一步模擬不同植體植入方位及骨開窗狀態下術後長期的骨質重塑行為,並提出上顎後牙區較佳的植入方位及植體形式。本計畫將分三年進行:第一年:定量水壓供給系統與口內裝置設計開發及植體周邊骨質重塑行為活體(in vivo)動物實驗等。第二年:植體周邊骨質重塑行為活體(in vivo)動物實驗、奈米壓痕量測植體/骨質界面材料特性、組織切片計算骨吸收及密度改變量及電腦模擬之有限元素模型建構等。第三年:組織切片計算骨吸收及密度改變量、骨質重塑理論程式開發、電腦模擬術後人工植體周邊骨質流失狀態技術開發及電腦模擬不同植體植入方位長期周邊骨質流失效應等。經由此三年的研究計畫,預計將可發展一套「電腦模擬術後人工植體周邊骨質流失狀態」技術,藉由此技術的成功開發,日後將可在術前針對不同植體植入方位條件,得知術後長期骨質的流失狀態,進而在術前可決定最佳的手術方式及植入物選擇,更可提供植入物機構及外型設計時重要的參考依據。

Project IDs

Project ID:PB9408-3263
External Project ID:NSC94-2213-E182-021
StatusFinished
Effective start/end date01/08/0531/07/06

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