両下腿麻痺患者を対象とした, 個人ごとに最適な起立・歩行補助具の設計

双侧小腿瘫痪患者个体化站立助行器的设计

• 批准号: 18H00502
• 负责人: 菅 結実花
• 金额: $ 0.34万
• 依托单位: Asahikawa National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18H00502/
• 关键词: 短下肢装具; 3Dスキャナ; CAD/CAE

【研究目的】長期間車いす生活をした下肢不自由者は, 脚の筋肉が衰弱し, 浮腫などにより足が変形してしまう. そのため, 3Dスキャナを用いて足形状の採寸を非接触で行うことができれば, 患者に負担をかけずに最適な形状の装具を製作できる. 本研究では, 下肢不自由者のうち, 膝から下が麻痺している患者の, 個人ごとに適した起立・歩行補助具(短下肢装具)を設計することを目的とし, 3Dスキャナを用いた足形状の採寸と, 適する装具形状について力学的な解析を行った.【研究方法】両下腿以下に麻痺を持つ患者の協力を得て, 非接触式3Dスキャナ(Shining3D社製, EinScan-SP)を用いて脛から足先の点群データを取得した. 足にかかる負荷の解析は, 3DCAD/CAEソフトであるSolidWorks2015(Dassault Systèmes SOLIDWORKS Corp.)を用いて, 踵接地時, 足底接地時, 踵離地時および足尖離地直前について行った. ここで, 解析に用いる重心などは, 患者の体重・身長などの体格データから算出した.解析結果をもとに, 装具形状について, 患者本人や, 北海道立旭川肢体不自由児総合療育センター等の医療関係者の意見を取り入れながら設計を行った.【研究成果】解析の結果, 足尖の離地直前に最も応力がかかり, 特に親指や脛の内側前面および外側後面の応力が大きくなった. その他の動作時においては, 接地している部分周囲に応力が発生した. したがって, 装具設計の際に, 前述の高応力部に支持材を入れると, 歩行時の足への負担は軽減される. しかし, 足首の可動性は低くなり, 歩行の妨げになる. ゆえに, 高応力部や, 足の支持に必要な最低限の部分のみを保持するように装具設計を行うことで, より効果的な矯正効果が得られる.また, 取得形状を3Dプリンタにて出力することで, 短下肢装具の製作方法の一種である, ポリプロピレンの吸引成形の足型に使用することができる.したがって, 3Dスキャナを用いることで, 患者ごとに適した装具を, 負担をかけることなく設計・製作できることが確認できた.

[Objective] For those who live in a car for a long time, their lower limbs are not free, their muscles are weak, and their feet are swollen. 3D models are used in the shape of the foot, and the shape of the foot. This study aims to design a walking aid (short leg harness) for people with lower limb paralysis, and to analyze the mechanics of foot shape and harness shape for individuals with lower limb paralysis. [Research Methods] The patients with paralysis below the lower leg were co-operated and non-contact 3D scanning (Shining3D, EinScan-SP) was used to obtain the first point group of the foot. 3DCAD/CAE software for SolidWorks2015(Dassault Systèmes SOLIDWORKS Corp.) When the heel touches the ground, when the foot touches the ground, when the heel leaves the ground, the toe leaves the ground and the foot moves forward. The weight, height, and physique of the patient are calculated using the center of gravity. The analysis results are as follows: the shape of the device, the opinions of the patient himself, Hokkaido Asahikawa limb free integration treatment center and other medical stakeholders are taken into account in the design. [Research results] Analysis results, toe from the ground to the front of the most powerful, especially to the pro When he moves, he moves, and when he moves, he moves, he moves. In the design of the equipment, the above-mentioned high-strength part support material is introduced, and the burden of walking is reduced. Movability of foot head is low, walking is difficult. For example, the minimum necessary parts of the high strength part and the sufficient support part shall be maintained. A method for manufacturing a short leg harness by obtaining a shape of a 3D profile and applying force to a suction forming foot shape. 3D design and production is the most important part of the 3D design and production.

项目成果

両下腿麻痺患者を対象とした, 個人ごとに最適な起立・歩行補助具の考察

考虑双侧小腿麻痹患者的最佳站立和行走辅助器

• 发表时间: 2019
• 作者: Teshima Rie;Hanada Katsuhiro;Akada Junko;Kawano Kenji;Yamaoka Yoshio;佐々木 珠乃;久恒 一晃;菅 結実花
• 通讯作者: 菅 結実花