幾何学的及び材料非線形性、安定性、骨再構築を含む脊椎のモデリングとコンピューターシミュレーション

脊柱建模和计算机模拟，包括几何和材料非线性、稳定性和骨骼重建

• 批准号: 00F00782
• 负责人: 田中 英一
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00F00782/
• 关键词: 脊柱; 骨リモデリング; 計算バイオメカニクス; シミュレーションモデル; 骨異方性

外国人特別研究員との共同研究の課題は,脊柱系の疾患に関わるモデリングとコンピユータシミュレーションであり,特に治療後の骨の再構築に関するモデリングとシミュレーションに関する研究に焦点を当てた.定式化するモデルの基礎として,研究代表者等によるモデルを出発点として,表面骨リモデリングと内部骨リモデリングを表現できるモデルを定式化した.力学的刺激,刺激伝達変数,リモデリング平衡の概念はそのまま採用し,表面骨リモデリングを表現するためのリモデリング変位場の概念を新たに導入した.骨リモデリング則はLekszyckiによる最適応答の仮説に基づいて導いた.表面骨リモデリングに対するシミュレーションを実施し,表面骨リモデリングへの適用性を確認した.また力学的刺激とリモデリングの時間スケールが著しく異なることに着目し,その特徴を生かした時間積分アルゴリズムを開発して,その有効性を確かめた.次に,内部骨の異方的再構築に焦点を当てた.リモデリング変数として弾性係数テンソルの21個の成分を採用し,一般的な異方性を表現できるようにした.リモデリング変数の発展式を定めるため,Lekszyckiによる最適応答の仮説に加えて弾性係数テンソルと骨密度の関係を新たに構築した.このモデルを有限要素法へ組み込むため,力学的な場とリモデリング場を独立に離散化する新しい解析手法を考案した.モデルの記述精度を検証するため,Rubinの実験結果と比較し,骨密度一時間関係を表現できることを確かめた.またこのモデルを組み込んで2次元有限要素解析を実施し,骨密度分布,異方性形成過程等が従来報告されている実際の観察結果と矛盾しないことを確認した.

The topic of joint research by foreign researchers is related to spinal system diseases, especially related to bone reconstruction after treatment. The basis of the formula, the research representative, etc., the development point, the surface bone, the internal bone, the performance of the formula The concept of mechanical stimulation, stimulation and balance is introduced into the world. The most appropriate response to this problem is the introduction of a new approach to Lekszycki. The application of the surface release mechanism was carried out, and the suitability of the surface release mechanism was confirmed. The mechanical stimulation and the time integration of the mechanical stimulation and the time integration of the mechanical stimulation and the time integration of the mechanical stimulation are different. Second, the reconstruction of the internal bone is focused on the time. 21 components of the coefficient of anisotropy are used, and the general anisotropy is expressed. The relationship between bone mineral density and bone mineral density was established. A new analytical method for discretization of finite element method The accuracy of the description of the bone mineral density is verified by comparing the results of Rubin and the time relationship between bone mineral density and time. 2-D finite element analysis, bone density distribution, anisotropy formation process, etc. are reported. The results of observation and contradiction are confirmed.

项目成果

J.Piekarski, E.Tanaka: "A model for simultaneous internal remodeling and shape remodeling of bone"Proceedings of 13th Conference of the European Society of Biomechanics. 742-743 (2002)

J.Piekarski、E.Tanaka：“同时进行骨内部重塑和形状重塑的模型”欧洲生物力学学会第 13 届会议论文集。

J.Piekarski, 田中英一: "Constitutive modeling of remodeling of anisotropic bone based on the hypothesis of optimal response of bone"日本機械学会講演論文集. 02-35. 397-398 (2003)

J.Piekarski、Eiichi Tanaka：“基于骨最佳响应假设的各向异性骨重塑的本构模型”日本机械工程师学会会议记录 02-35 (2003)。

伊藤文彦他2名: "骨の最適応答の仮説に基づく異方的骨再構築モデルの定式化"日本機械学会講演論文集. 033-1. 159-160 (2003)

Fumihiko Ito 等人 2：“基于最佳骨反应假设的各向异性骨重建模型”日本机械工程师学会会议记录 033-160 (2003)。