Development of hIgh-fidelity Mechanical simulator of the human trunk with internal organs

高保真人体躯干内脏机械模拟器的研制

• 批准号: 20H04198
• 负责人: 山田 貴博
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H04198/
• 关键词: 生体力学; 人体幹; 数値シミュレーション; 内蔵組織; メタモデリング; 生体組織; 妥当性確認

本研究課題の目的は，コンピュータによって支援された安全かつ高度な外科手術(Computer Aided Surgery)に資する技術として，内視鏡下・ロボット補助下の手術における患者個別シミュレーション・ナビゲーションシステムの基盤となる臨床応用可能な高精度かつ高速な骨格系を含めた体幹内組織全体の力学モデルの構築とそのシミュレーション技術の開発である．本研究課題では，体幹の力学モデルにおける基礎データである内蔵等の材料物性の計測を行う．ここでは，手術直後の摘出臓器に対して，載荷点を変更しながら押し込み載荷を複数回実施し，計測された応答変位と臓器モデルの有限要素解析の計算結果を比較する逆解析手法により物性同定を行う手法を開発する．令和４年度は令和３年度までの研究課題によって開発された装置に対して生体組織に近い剛性を持つウレタン樹脂で作成した模擬臓器を用いて実験手法の妥当性確認を行い，計測方法を含めた実験のプロトコル作成を行った．また，模擬臓器に対する有限要素モデルに対する適切な境界条件の設定と非線形挙動の要因分析を行い，逆解析で同定する力学的パラメータの精度評価を行った．本研究課題では，体幹全体の力学モデルの高精度なシミュレーション結果を高速に得る方法として，メタモデリング技術と高速な有限要素解析手法の両面から研究を進めた．メタモデリング技術を開発するために必要となる体幹全体の力学挙動を表現する計算モデルについては，令和４年度は自動車衝突シミュレーションのために開発された人体の力学モデルであるTHUMSの標準モデルとしての適用可能性を検討した．また，高速な有限要素解析手法として，令和３年度から検討を行っている圧力安定化１次４面体要素について，自由振動の固有値解析において厳密解と数値解を比較することで安定化パラメータを決定する手法を開発し，最適な安定化パラメータを求めた．

The purpose of this research project is to support computer-aided and safe high-level surgery. Surgery) is funded by technology and technology, and is under endoscopy and ロボット subsidy Surgery procedures for individual patients The base plate is clinically applicable, and the high-precision and high-speed bone structure is included in the body. Weaving the overall mechanics of the construction and construction of the whole body and the technology of the whole body. The subject of this research is the measurement and measurement of physical properties of materials such as the basic mechanics of the body and the body mechanics.ここでは, removal of the vaginal device after surgery, に対して, load point を変change しながらし込み load をmultiple times の実し, measurement された応The answer is the finite element analysis method of finite element analysis and the comparison of the calculation results of the position and the physical properties. Research project for the 4th year of Reiwa and the 3rd year of the Reiwa year. The accuracy of the simulation device and the measurement method are verified using the same method.また, simulation device に対するlimited element モデルに対するappropriate boundary condition setting and non-linear The analysis of the main factors of the movement is done, and the inverse analysis is the same as the determination of the mechanics. The subject of this research is a high-precision system for the overall mechanics of the body and a high-speed system. Methods and techniques, high-speed finite element analysis techniques and high-speed finite element analysis techniques, research and development.メタモデリングTechnologyを开発するためにNecessaryとなるbody dry overall mechanics 挙をperformanceするcalculationモデルについては, Reiwa ４Annual Automobile conflictシミュレーションのために开発されたHUMAN DYNAMICSあるTHUMSのStandardモデルとしてのApplicable possibilityを検 Discussionした．また, high-speed finite element analysis technique として, Reiwa 3rd year から検を行っている pressure stabilization 1st time 4-hedral element について, free vibration inherent Value analysis and analysis The best way to determine the best way to stabilize the situation is to use the best method to solve the problem.

项目成果

VERIFICATION PROCEDURE FOR EIGENVALUE ANALYSIS OF VIBRATION OF ELASTIC CIRCULAR CYLINDER BY USING SPECIFIC P-WAVE MODES

弹性圆柱体振动特征值分析特定纵波模式的验证程序

• DOI: 10.2208/jscejam.76.2_i_259
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. A2 (Applied Mechanics (AM))
• 作者: Yue Su;Kien Nguyen;Hiroo Sekiya;山田貴博
• 通讯作者: 山田貴博

RAPNにおける患者特異的シミュレーション・ナビゲーション

RAPN 中的患者特定模拟导航

• 发表时间: 2021
• 作者: W. Yuan;K. Maruta;Y. Nakayama;D. Hisano;K. Sakaguchi;槙山和秀
• 通讯作者: 槙山和秀

Code Verification of Finite Element Method for Elastodynamics Problems

弹性动力学问题有限元法的代码验证

• 发表时间: 2020
• 作者: Yushan Ke;Yushi Moko;Yuka Hiruma;Tomohiko Hayakawa;Elgueta Scarlet;Masatoshi Ishikawa;Takahiro Yamada
• 通讯作者: Takahiro Yamada

構造物の応力状態考慮による超弾性体材料定数同定手法の提案と市販FEAコードによる検証（第２報）

提出一种通过考虑结构的应力状态来识别超弹性体的材料常数的方法，并使用市售的 FEA 代码进行验证（第二次报告）

• 发表时间: 2021
• 作者: 岩田 智行;山田 貴博;藤原 基英;井畑 知明;岡田 和也
• 通讯作者: 岡田 和也

Application of block Newton method to elastoplastic problems under plane stress state

分块牛顿法在平面应力状态弹塑性问题中的应用

• DOI: 10.11421/jsces.2021.20210021
• 发表时间: 2021
• 期刊: Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science
• 作者: 山本 剛大;山田 貴博;松井 和己
• 通讯作者: 松井 和己