Numerische Simulation von Knochenumbauvorgängen um zahnärztliche Implantate mit der Finite-Elemente-Methode

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@PHDTHESIS{rahimi-2013-phd,
    author = {Rahimi, Alireza},
     title = {Numerische Simulation von Knochenumbauvorg{\"a}ngen um zahn{\"a}rztliche Implantate mit der
              Finite-Elemente-Methode},
      type = {Dissertation},
      year = {2013},
     month = jan,
    school = {Universit{\"a}t Bonn},
  abstract = {Zur Untersuchung der Knochenumbauvorg{\"a}nge sind neben klinischen auch biomechanische Methoden, die
              den Hauptgegenstand der vorliegenden Arbeit bilden, von besonderer Bedeutung. Insbesondere
              numerische Simulationen der Knochenumbauprozesse k{\"o}nnen erheblich zum Erkenntnisgewinn {\"u}ber diese
              Prozesse beitragen. Die Einheilung von Implantaten ist entscheidend von diesen Prozessen abh{\"a}ngig.
              Da bei bisherigen Modellen die spongi{\"o}se Knochenstruktur nur sehr bedingt mit der realen Situation
              vergleichbar war, und gerade bei der Etablierung neuer numerischer Methoden auf eine geeignete
              Validierung geachtet werden muss, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit mit der
              Finite-Elemente-Methode ein komplett neues computergeneriertes Knochenmodell vorgestellt, welches
              nicht mehr nur rechnerisch, sondern auch optisch die realen Knochenumbauprozesse nachbildet. Die
              Auslenkung der Implantate und die Knochendichte sind die Hauptkriterien bei der Validierung der
              Modelle.
              Die experimentelle und numerische Untersuchung des Einheilverhaltens zahlreicher unterschiedlicher
              Implantattypen diente dabei als Grundlage f{\"u}r die Untersuchungen und die Modellgenerierung. Dabei
              wurden mehrere Finite-Elemente-Modelle f{\"u}r die numerischen Untersuchungen entwickelt. Diese Modelle
              umfassten verschiedene Komplexit{\"a}tsgrade, angefangen bei idealisierten Knochenmodellen {\"u}ber
              nachmodellierte Pr{\"a}parate bis hin zu dem idealisiert-realistischen dreidimensionalen Modell,
              welches sich im Rahmen der FEM-Simulation zum Knochenumbau bildet. In systematischen Simulationen
              wurden die numerischen Modelle zur Implantateinheilung entwickelt, optimiert und mit Hilfe
              experimentell ermittelter Daten validiert und so konnte ein vergleichbares Verhalten erzielt werden.
              Um auch eine Validierung nicht nur der numerischen, sondern auch der experimentell gewonnenen
              Ergebnisse zu erm{\"o}glichen, waren auch in-vivo-Experimente erforderlich. Aus fr{\"u}heren Studien ist
              bekannt, dass sich Rentiergeweihe f{\"u}r diesen Zweck als Tiermodell besonders eignen, da sie ein sehr
              {\"a}hnliches physiologisches Verhalten zum menschlichen Kieferknochen aufweisen.
              Hierzu war die Entwicklung eines neuartigen Ger{\"a}tes zur Simulation der im menschlichen Kiefer
              auftretenden Belastungen erforderlich. Der dabei entstandene Kausimulator bringt diese Belastungen
              als periodische Intervalle mittels eines Druckstempels auf ein im Rentiergeweih inseriertes dentales
              Implantat auf. Sein hochgradig optimierter Stromverbrauch erlaubt auch langfristige autonome
              Untersuchungen an frei laufenden Tieren. Die regelm{\"a}ssige Kontrolle und Rekonfiguration mehrerer
              zeitgleich eingesetzter Kausimulatoren kann {\"u}ber direkte Funkverbindung zu einem beliebigen
              Computer erfolgen. Ein Einfangen der Tiere ist nur f{\"u}r die Implantation der dentalen Implantate in
              das Geweih notwendig. Dabei wird ebenfalls der Kausimulator angebracht und in Betrieb genommen. Der
              Kausimulator konnte erfolgreich an zwei Tieren getestet und die gewonnenen Daten ausgewertet werden.},
       url = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5n-31085}
}