Vibration Property of Stems: a Possibility of Resonance-induced Periprosthetic Femoral Fracture.

股骨柄的振动特性：共振引起假体周围股骨骨折的可能性。

基本信息

批准号：
20K20271
负责人：
渡部紫
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Okinaka Memorial Institute for Medical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、人工股関節置換術後によって体内に挿入された人工物が、外部刺激にたいして共振し、骨折を誘引してしまう可能性を検証することを目標としている。昨年度までは、まず人工股関節置換術に使用される主要なステムメーカーからよく用いられるステムを収集した。つぎに、一部のステムに対して、それらが生体内に埋没しない状態での固有振動数をレーザドップラー振動計によって実験的に測定した。さらに、この実験の数値論的妥当性検証のために，一般的な構造解析アプリケーション（e.g., OpenSCAD・FreeCAD・COMSOL5.4）を用いて、構造解析シミュレーションを行った。その際、シミュレーションの値が実測値と一致するまでパラメータを調節し、構造解析モデルを改良した。このモデル最適化によって構造解析シミュレーションの妥当性が確認されたため、その後は、このシステムを利用し、残りのステムの固有振動数を推定した。本年度は、以上の結果の工学的妥当性を検討するために、構造解析の専門家と協議した。その際、計測系の妥当性に関する技術的疑問点が挙がったため、それらを解決するための追加実験および構造解析シミュレーションを行った。これらによって、懸念されていた計測系の不備は否定され、問題点も解消された。さらにこれらの新たな検証結果により、主となる結果の妥当性も補強されることとなった。現在は最終的な確認のため、構造解析の専門家と更なる協議を行い、さらなる改善点の洗い出しを行なっている。

这项研究旨在检查髋关节置换手术后插入体内的人造物体可能会引起外部刺激并诱导骨折的可能性。直到去年，我们首先收集了用于全髋关节置换手术的主要茎制造商通常使用的茎。接下来，通过激光多普勒振动仪实验测量某些茎的固有频率。此外，对于此实验的数值有效性验证，使用一般结构分析应用（例如OpenSCAD，Freecad，Comsol 5.4）进行了结构分析模拟。此时，调整参数，直到模拟值匹配实际测量值，并改善了结构分析模型。该模型优化证实了结构分析模拟的有效性，随后，该系统用于估计其余茎的固有频率。今年，我们与结构分析专家讨论了这一点，以检查上述结果的工程有效性。目前，提出了有关测量系统有效性的技术问题，并进行了其他实验和结构分析模拟以解决这些问题。这些拒绝了测量系统中的缺陷，这是一个问题，也消除了问题。此外，这些新测试结果也增强了主要结果的有效性。当前，正在与结构分析专家进行进一步的讨论，以确定未来改进领域。