Stochastically generated finite element beam model for dental research

Dental implantation is currently the most commonly used and physiologically the most favourable procedure for tooth replacement in dental surgery. Implants can have either advantageous or destructive effect on the surrounding bone, depending on several physiological, material and mechanical factors. The most general method for estimating the biomechanical behaviour of the bone is Finite Element Analysis. The microstructural conformation of the trabecular bone - which can be modelled by the means of converting computed tomography images into micro finite element models or in a stochastic way - influences the overall mechanical properties of the bone tissue. To avoid the use of computer tomography imaging and to create a repeatable and variable finite element model, a stochastically generated beam structure was accomplished that possesses the geometrical and mechanical microstructural properties - obtained from literature - of the trabecular bone substance of an average man from the edentulous mandibular re gion. The finite element beam model was submitted to compression tests, and the macro-structural elastic properties were computed from the result data obtained by the means of Finite Element Analysis. Several attempts have been made to achieve the possibly most accurate elastic properties. Considering the shell behaviour of the trabeculae by dividing each beam into three parts with different elastic properties proved to be the most effective and the most suitable for further investigations, in which different types of loading and the finite element model of an implant embedded in the bone is planned to be used

Prosztata karcinóma genetikai hátterének vizsgálata = Genetic analysis of patients with prostate cancer

A prosztatarák (PCA) a fejlett országokban a férfiak második leggyakoribb daganatos haláloka. Az ösztrogén, a D vitamin receptor (VDR) és a calcium sensing receptor részben a kalcium szintre gyakorolt hatásukon keresztül befolyással bírnak a prosztata növekedésére és daganatos elfajulására. Célunk az ösztrogén (PvuII, XbaI), a D vitamin (BsmI) és a calcium sensing receptor (A986S) gének polimorfizmusának valamint a szérum kalcium szintnek a prosztata daganat kialakulására kifejtett hatásának vizsgálata volt. Felmérésünkbe 204 prosztata daganatos beteget és 102 korban illesztett kontroll egyént vontunk be. A genotípusok meghatározása után azok szérum kalcium szinttel való kapcsolatát vizsgáltuk. Mind az ösztrogén receptor alfa (ER-?) XbaI mind a VDR BsmI polimorfizmusa szignifikánsan összefüggött a prosztata daganat jelenlétével. Korban illesztett logisztikus regresszió során a magasabb korrigált szérum kalcium szint és a VDR Bb/bb genotípus egmástól függetlenül csökkentették a prosztata daganat rizikóját. Az ER-? XbaI and VDR BsmI genotípusok szignifikánsan gyakrabban fordultak elő a prosztata daganatos betecsoportban. A VDR BsmI genotípus a szérum kalcium szintre gyakorolt hatásán kívül is szignifikánsan összefüggést mutatott a prosztata daganattal, amely a VDR daganat kialakulásában betöltött közvetlen szerepére utal. | Prostate cancer (PCA) is the second leading cause of cancer death among men in developed countries. Estrogen-, vitamin D receptor (VDR), and the calcium-sensing receptor partly through their effects on calcium levels are implicated in the proliferation and carcinogenesis in the prostate gland. Our aim was to evaluate the role of estrogen (PvuII, XbaI), vitamin D (BsmI) and calcium sensing receptor (A986S) gene polymorphisms and serum calcium levels in the pathogenesis of prostate cancer. Hospital-based case-control study was performed, 204 patients with prostate cancer and 102 age-matched healthy controls were recruited in our study. After genotyping their relationship with serum calcium was investigated. Both the estrogen-alpha (ER-?) XbaI and the VDR BsmI polymorphisms significantly increased the risk of PCA. An age adjusted logistic regression showed that higher corrected serum calcium increased, and the VDR Bb/bb genotype independently decreased the risk of PCA. ER-? XbaI and VDR BsmI genetic polymorphisms had a significant association with the risk of PCA. VDR BsmI genotypes correlated with PCA independently of their effect on serum calcium suggesting a direct influence of VDR on the development of this malignancy

A finite element model of the bone remodelling process using a stochastically generated frame

Vizsgálatunkban eljárást dolgoztunk ki a szivacsos csont terhelések hatására történő átalakulásának modellezésére egy olyan sztochasztikusan generált, mikroszerkezeti végeselemes keretmodell segítségével, melyet korábbi munkánk keretében a fogászati implantátumokat övező csontszövet modellezésére fejlesztettünk ki, és melyet egy adott tartományban véletlenszerűen felvett csomóponthalmaz elemeinek adott szabály szerinti összekötésével kaptunk. A terheléstől függő csontátrendeződésnek a keretmodellel történő követésére két eltérő átalakulási algoritmust dolgoztunk ki. Az első egy adott terheléshez tartozó ideális rúdelrendezést adó, a második egy változó terhelési folyamatot követni, a csontszerkezetet hozzá alakítani képes algoritmus. Mindkét eljárás az eredeti elrendezéshez képest megnövelt számú rúdelemet alkalmaz, melyeknek csupán egy része vesz részt a teherviselésben, ezeket „aktív” rudaknak  neveztük, míg azokat, amelyek nem dolgoznak, „passzívnak”. A rudak aktív és passzív voltának  módosításával a keretszerkezet geometriája átalakítható, és a rúdelemek elrendezése a terhelésnek megfelelően változtatható. Az átalakulási algoritmusok alkalmazásával kapott keretszerkezetekben az aktív rudak az adott terheléshez tartozó húzási és nyomási erővonalak irányát követik, éppúgy, mint a szivacsos csont trabeculái, ami leglátványosabban a combcsont proximalis (testhez közeli)epiphysisében figyelhető meg. DOI: 10.17489/biohun/2010/2/04The present study introduces a new method for modelling the functional adaptation of the bone by means of a stochastically generated micro structural fi nite element frame model that we have developed within the framework of a former research into the modelling of the trabecular bone surrounding dental implants and we have obtained by interlinking a stochastically generated set of nodes in a certain domain, according to a previously defi ned linking-rule. For this purpose two different remodelling algorithms were created: one for determining the ideal configuration of the beams according to a certain load, and one that is capable of following an altering loading process, with  transforming the bone structure according to it. Both me thods use an increased number of beam elements compared to the original confi gu ra tion, only a certain part of which is involved in the loading process. These are called ‘active’ beams, while those not working are the ‘passive’ ones. By changing the active elements into passive or viceversa, the geometry of the frame structure can be altered and the confi guration of the beams can be varied according to the load acting on the bone. In the thus received structures the active belsebeams follow the tension and compression trajectories belonging to the certain load, just as the trabeculea of the cancellous bone do, which is the most spectacular in the proximal epiphysis of the femur