On Estimation Technique of Mechanical Behaviors of Living Hard Tissue using Dynamical Heat and Deformation Data on It's surface

利用其表面动态热和变形数据的活体硬组织力学行为估计技术

• 批准号: 07405007
• 负责人: ODA Juhachi
• 金额: $ 19.78万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07405007/
• 关键词: Hard Tissue; Inverse Problem; Simulation; Finite Element Method; Optimization Method; Image Analysis; Bone; Composite Material; 変位分布; 温度分布; 逆解析; 複合構造; 画像データ; ひずみ分布; 応力分布

The following results are obtained :(1) To estimate the mechanical behaviors of living hard tissue from the surface data is very difficult inverse problem. It is pointed out that the convenient 3-dimensional finite element method and the powerful optimization method are necessary.(2) The solid model to analyze the mechanical behaviors of living hard tissue is produced using the CT image data and CAD system. ANSYS program system of the 3-dimensional FEM is applied to the model and the heat and deformation values are analyzed in detail.(3) By using the analytical system proposed in (2), the stress evaluation problems of total hip prosthesis and reconstructed structure in total sacrectomy are analyzed. From the results, it is obvious that the proposed system is very useful for the practical medical problems.(4) By using the analytical system proposed in (2) and an optimization technique, an inverse problem for soft and hard bio-organization is analyzed. Moreover, as one of the practical inverse problems, the estimation method of bone healing level in tibia with external fixator is studied.

研究结果表明：（1）从表面数据估计活体硬组织的力学行为是一个非常困难的反问题。指出了方便的三维有限元法和强大的优化方法是必要的。(2)利用CT图像数据和CAD系统建立了活体硬组织力学行为分析的实体模型。应用ANSYS三维有限元程序系统对模型进行了计算，并对热变形进行了详细分析。(3)利用文献[2]提出的分析体系，分析了全骶骨切除术中全髋关节假体和重建结构的应力评估问题。从结果来看，该系统对于解决实际医疗问题非常有用。(4)通过使用（2）中提出的分析系统和优化技术，分析了软和硬生物组织的逆问题。此外，作为一个实际的反问题，外固定器的胫骨愈合水平的估计方法进行了研究。

项目成果

坂本二郎: "力学的適応骨再構築理論の一般化とその応用" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 16. 83-87 (1995)

坂本次郎：“机械适应性骨重塑理论的概括及其应用”日本临床生物力学学会杂志 16. 83-87 (1995)。

尾田十八: "創外固定された脛骨骨折部の力学的特性の推定法に関する研究" 日本機械学会論文集(A編). 64. 2423-2428 (1998)

Juhachi Oda：“外部固定胫骨骨折的机械性能估计方法的研究”日本机械工程学会会刊（ed.A）64.2423-2428（1998）。

尾田十八: "二次性関節症を有する日本人患者に適した人工股関節ステムの関発について" 第11回バイオエンジニアリング講演会.

小田十八：“关于适合日本继发性关节病患者的人工髋关节柄的介入”第11届生物工程会议。

尾田十八: "脊推全摘術におけるインストゥルメントの力学的評価" 日本機械学会論文集(A編). 63. 650-655 (1997)

Juhachi Oda：“全脊椎切除术中器械的机械评估”日本机械工程师学会会议录（A 版）63. 650-655（1997 年）。

尾田十八: "局所ルールによる大規模構造物の最適化について" 日本機械学会論文集(A編). 63. 425-430 (1997)

Juhachi Oda：“关于使用局部规则优化大型结构”，日本机械工程师学会汇刊（A 版）。 63. 425-430 (1997)。