Posted at the Institutional Resources for Unique Collection and Academic Archives at Tokyo Dental College, Available from http://ir.tdc.ac.jp/
Title
Three-dimensional Finite Element Analysis of Bone
Fixation in Bilateral Sagittal Split Ramus
Osteotomy Using Individual Models
Author(s)
田村, 直樹
Journal
歯科学報, 121(1): 64-65
URL
http://hdl.handle.net/10130/5434
Right
論 文 内 容 の 要 旨 １．研 究 目 的 下顎枝矢状分割術は，今日まで種々の修正がなされてきた。さらに，顎矯正手術に用いる骨片固定は下顎枝 矢状分割術の術式修正と併行して，より強固な固定力を持つスクリューやプレートの固定システムへと移行 し，近年ではロッキングプレートへと変わってきた。整形外科領域における，ロッキングプレートの検討は多 く認められるが，顎矯正手術における検討は少なく，日本人の下顎後退症における検討に関しても報告は少な い。そこで，我々は下顎後退症における，下顎枝矢状分割術後の咬合時におけるロッキングプレートの生体力 学について，患者個々の顎骨の形態がプレートに及ぼす影響を，有限要素法を用いて解析を行った。 ２．研 究 方 法 対象は，下顎後退症の診断で下顎枝矢状分割術を行い，下顎を前方移動した患者１０名である。当科では，顎 矯正手術後１か月に，開口訓練と咀嚼指導を行う指標としてＣＴ撮影を行っている。この撮影したＣＴデータ を用いて，各症例の三次元有限要素モデル（３D FE model）を作成した。本研究は，倫理委員会の倫理規定 に基づき，患者または患者の両親に研究についてのインフォームドコンセントを行った。
三次元有限要素解析ソフトウェア TRI ３D-BON 上で，下顎骨の３D FE model を作成し，皮質骨，歯，プ レート，スクリュー，関節円板は有限要素法の研究を基に材質定義を規定し均一材料した。海綿骨は，骨癒合 状態を再現するため，Carter の式に従い，BMD 値よりヤング率を算出して不均一材料として定義した。拘束 条件は，下顎頭上部に側頭骨を設置し，これを完全拘束とした。下顎窩に関節円板に相当する物質値のものを 置き，下顎骨体部は懸垂状態を形成し拘束はしなかった。荷重条件は，日本人の術後の平均咬合力，筋力比， 筋の作用方向を参考とした。各モデルに対し，拘束条件，荷重定義はすべて同じ条件で行い，各モデルの形態 および条件の違いが応力に及ぼす影響について検討した。また，モデルの形態の差異に対して，応力の差にど のような因子が関係するかを検討するために，遠位骨片の移動距離，近位骨片と遠位骨片間の接触面積，骨片 間の BMD 値を測定した。これらの因子の相関関係を検討するために Pearson の積率相関係数（r）を用い た。多変量モデルにはプレートにかかる最大応力値（Von Mises stress value）を目的因子とし，遠位骨片の 移動量，遠位骨片と近位骨片の接触面積，遠位骨片と近位骨片の BMD 値を説明因子として段階的前向き重回 帰分析を用いて解析を行った。統計解析は Windows 版 SPSSversion１１．０を用いた。 氏 名（本 籍） た むら なお き
田
村
直
樹
（東京都） 学 位 の 種 類 博 士（歯 学） 学 位 記 番 号 第 １９２２ 号（甲第１１７４号） 学 位 授 与 の 日 付 平成２３年３月３１日 学 位 授 与 の 要 件 学位規則第４条第１項該当学 位 論 文 題 目 Three-dimensional Finite Element Analysis of Bone Fixation in Bilateral Sagittal Split Ramus Osteotomy Using Individual Models
掲 載 雑 誌 名 The Bulletin of Tokyo Dental College 第５９巻 ２号 ６７−７８頁
２０１８年 論 文 審 査 委 員 （主査） 柴原 孝彦教授 （副査） 佐野 司教授 末石 研二教授 井出 吉信教授 歯科学報 Vol．１２１，No．１（２０２１） ６４ ― ６４ ―
３．研究成績および考察 それぞれの症例の応力分布図より，近位骨片側の切断面に近いスクリューからプレート上部にかけて応力が 集中する傾向にあった。また，左右の移動距離が異なる症例では，接触面積の狭い側に応力が集中する傾向に あった。プレートにかかる最大応力値は，最小値は３３．４１MPa，最大値は１５４．８９MPa と，著しい差異を認め た。応力値が高い２症例において，術後２∼３か月後（CT 撮影後１∼２か月）においてプレートの破折を認 めた。また，一次相関では，プレートにかかる平均応力は，接触面積（r＝−０．７０６，p＜０．０１）が有意な負の 相関をみとめ，また，プレートにかかる最大応力は，接触面積（r＝−０．５７１，p＜０．０１）と有意な負の相関を 認めた。また，BMD 値に関して最大応力値と BMD 値（r＝−０．５３１，p＜０．０５）に有意な負の相関を認めた。 今回の結果より，近遠位骨片の接触面積とプレートにかかる応力が関係していることが判明し，その骨癒合状 態も因子の一つであることが示唆された。 ４．結 論 プレートにかかる応力の重要な因子は，咀嚼系であるが近遠骨片の接触面積，骨片間の骨の癒合状態も術後 早期の機能訓練では同様に検討する必要があると考えられた。また，この有限要素法の応力解析により，プ レート破折の予測ができうることが示唆された。 論 文 審 査 の 要 旨 下顎枝矢状分割術は，今日まで種々の修正がなされ，顎矯正手術に用いる骨片固定はより強固な固定力を持 つスクリューやプレートの固定システムへと移行し，近年ではロッキングプレートへと変わってきた。しかし 顎矯正手術におけるロッキングプレートの検討は少なく，日本人の下顎後退症における検討に関しても報告は 少ない。本研究は下顎後退症における，下顎枝矢状分割術の咬合時におけるロッキングプレートの生体力学に ついて，患者個々の顎骨の形態がプレートに及ぼす影響を，有限要素法を用いて解析を行った。 今回の結果より，近遠位骨片の接触面積とプレートにかかる応力が関係していることが判明し，その骨癒合 状態も因子の一つであることが示唆された。 審査委員会で １）関節円板について ２）BMD について ３）加重条件，拘束条件の設定について ４）顎 変形症の手術術式 などの質問がなされたが，いずれの質問に対しても概ね妥当な回答が得られた。本研究で 得られた結果は，今後の口腔外科の進歩発展に十分貢献するものであると評価し，学位授与に値するものと判 定した。 歯科学報 Vol．１２１，No．１（２０２１） ６５ ― ６５ ―
