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骨折治療を目的としたインテリジェント整形外科デバイスの開発研究

骨折治疗智能骨科器械研发

基本信息

批准号：
09750107
负责人：
坂本二郎
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750107/
关键词：
バイオメカニクス骨折逆解析有限要素法創外固定

项目摘要

本研究では、骨折部の治療に利用される創外固定器を対象として、創外固定器に発生するひずみを計測し、この情報をもとに固定している骨折部の力学的特性を逆解析的に確定して治癒状況を評価する方法について提案し、その有効性について検討した。具体的な問題として、脛骨中央で起こった開放型の骨折が創外固定された場合を想定し、これに対して作成した有限要素モデルから骨折部の仮骨の特性と創外固定器のひずみの関係を求めた。この関係を用いることで、測定された創外固定器のひずみから仮骨の力学的特性を推定されることが可能となった。平成9年度の研究では、提案した仮骨の力学的特性推定法の基本的な有効性を確認している。平成10年度の研究では、骨の形態や骨折の症状が様々に異なる臨床的な状況下においても本手法が有効性を発揮するように、X線CTから得られた個々の画像データより有限要素モデルを、より正確に効率よく構築する方法の開発に努めた。手順としては、X線CTから得られる骨の横断面の画像に対して画像処理を行うことにより、外形線と髄空線を抽出する。これらの線情報をCADソフトウエアに取り込み、座標系の補正を行った後、互いを結びつけることによって立体モデルを作成する。立体モデルは、有限要素法のプリプロセッサにより要素分割され、各要素に皮質骨、海綿骨および骨折仮骨の材料特性が与えられることによって、個々の症例に対応した有限要素モデルが完成する。以上の方法を、人大髄骨の近位部や脛骨に適用して、実際に有限要素モデルを作成した。また、死体骨を対象にコンピュータで作成した立体モデルと実際の骨との形状を比較し、モデルの形状精度についても評価を行った。以上の計算と実験から、CT画像データより比較的正確な有限要素モデルが効率よく作成できることが確認され、個々の症例に対応した骨折部の力学的特性同定にも効果を発揮することが期待できる。

This study aims to provide a method for determining the mechanical properties of fracture by inverse analysis and evaluation of the healing status of fracture using external fixation device. The specific problem is that the fracture of the tibia center is open, and the external fixation of the wound is determined. The relationship between the fracture characteristics and the external fixation of the wound is determined. This relationship is used to determine the mechanical properties of the external fixator and to estimate the mechanical properties of the external fixator. The research of Heisei 9 years was carried out to confirm the basic validity of the mechanical property estimation method of the bone. In the research of Heisei 10 years, the bone morphology and fracture symptoms are different, and the clinical conditions are different. In addition, X-ray CT can obtain different images of bone fracture. Hand order, X-ray CT, cross section of the bone, image processing, contour line, empty line extraction. The line information is CAD software, the coordinate system is corrected, and the three-dimensional structure is created. The material characteristics of cortical bone, spongy bone and fracture bone are related to the case of finite element method. The above method is applicable to the proximal part of the human bone and the tibia, and the actual finite element method is used. For example, the shape of the body is compared with the shape of the body, and the shape accuracy of the body is evaluated. The above calculation and comparison of CT images show that the finite element method is correct, and the calculation and comparison of CT images show that the mechanical properties of fracture parts are consistent with those of CT images.