Az állkapocs szivacsos csontállományának anizotrópiája

Az állkapocs szivacsos csontállományának anizotrópiája

Csillag Fruzsina III évf.

Konzulens: Dr. Lakatos Éva, Tartószerkezetek Mechanikája Tanszék

A csont mechanikai tulajdonságait a szakirodalomban már számos munka megörökítette, a leggyakrabban vizsgált területet az emberi csontváz combcsontja, sípcsontja, gerinccsigolyája jelenti. A biomechanika kutatási módszerei alapvetően három csoportba sorolhatók, a laboratóriumi kísérletek, a számítógépes szimulációk és a hibrid módszerek közé. A számítógépes eljárások, ezen belül is a végeselemes modellezés az utóbbi időben a legáltalánosabb, lévén, hogy a laboratóriumi kísérletekkel ellentétben ezek a roncsolásmentes vizsgálatok többször is megismételhetők, paraméteresen változtathatók, és precíz 3 dimenziós modellt szolgáltatnak a csont szerkezetének elemzésére.

Az általam vizsgált terület, az alsó állkapocs (mandibula) szivacsos csont tartománya, a mintavétel nehézsége miatt ritkábban tanulmányozott, ugyanakkor a fogaszati implantológia szempontjából rendkívül fontos terület. Kutatásomban, élő páciensek állcsontjából, orvosilag indokolt szájsebészeti beavatkozások során nyert csontrészletekről, egy speciális orvosi képalkotási eljárás, a μCT (Micro Computed Tomography) segítségével kapott kétdimenziós képsorozatot vizsgáltam. Az adatállomány előkészítését MatLab programmal végeztem, melynek során meghatároztam a csontot és a csontvelőt elválasztó határértéket, háromdimenziós mátrixot állítottam össze a képsorozatból, és a csontmintákból kivágtam egy tisztán szivacsos csontot tartalmazó részletet. A csontrészletekből az iso2mesh program felhasználásával hoztam létre háromdimenziós, tetraéder elemekből épülő hálót. A későbbi vizsgálataimhoz alkalmas végeselemes hálót a program beépített funkciói és saját kiegészítő MatLab programom segítségével nyertem. A hálókat Ansys nevű végeselemes programba olvastam be, majd különböző irányokban alkalmazott terhelés hatására vizsgáltam a csont anizotrop viselkedését. A szimulációs eredmények alapján kimondható, hogy a fogak környezetében elhelyezkedő szivacsos csont anizotrop mechanikai viselkedést mutat. A pontosabb eredmények eléréséhez további kutatások szükségesek. A közeljövőben a szimulációkat több csontmintán elvégezve pontosabb képet szeretnék nyerni az állcsont anizotrópiájáról. Távolabbi célom a szivacsos csont szerkezetének és mechanikai tulajdonságainak kapcsolatát leíró kísérletek elvégzése.

Irodalom:

1.Cowin, S.C. (2001) Bone Mechanics Handbook, CRC Press, USA , pp.312-329., 432-452.

2. Yuehuei, H. An, Draughn, R. A. (2000) Mechanical Testing of Bone and the Bone–Implant Interface CRC Press, USA, pp. 407-438.

3. van Eijden T. M. G. J., van Ruijven L. J., Giesen E. B. W.: Bone Tissue Stiffness in the Mandibular Condyle is Dependent on the Direction and Density of the Cancellous Structure, Calcif Tissue Int., 75 (2004), pp. 502–508

4. O'Mahony A. M., Williams J. L., Katz J. O., Spencer P.: Anisotropic elastic properties of cancellous bone from a human edentulous mandible, Clinical Oral Implants Research, 11/5 (2000), pp. 415-421

szerző

• 
  Csillag Fruzsina
  építőmérnöki
  nappali

konzulens

• 
  Dr. Lakatos Éva
  adjunktus, Tartószerkezetek Mechanikája Tanszék

helyezés