Individual Stress Analysis of Bone Tissue using Small Scale FE Model with Anisotropic Material Properties

使用具有各向异性材料特性的小规模有限元模型对骨组织进行个体应力分析

• 批准号: 23500514
• 负责人: KOSEKI Michihiko
• 金额: $ 3.41万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23500514/
• 关键词: バイオメカニクス; 個体別モデリング; X線CT; 異方性材料; Ｘ線ＣＴ

Patient-specific simulation with Finite Element (FE) method is a significant technique to examine biomechanical characteristics of bones. In order to improve the analytical performance, we have studied an individual FE analysis method with a consideration of structural anisotropy of bone tissue. Firstly we extract the structural anisotropy of cortical bone from microfocus X-ray CT images. The extracted image clearly illustrates Haversian and Volkmann's canals that causes the structural anisotropy of the cortical bones. Next we compute anisotropy factors based on the images. The factors indicate three dimensional stiffness distributions. Finally we perform FE analyses using the anisotropic material properties based on the factors. The analytical results suggest the importance of the material anisotropy in stress analyses of bone tissue.

采用有限元方法对患者进行模拟是研究骨生物力学特性的重要技术。为了提高分析性能，我们研究了一种考虑骨组织结构各向异性的个体有限元分析方法。首先，我们从微焦点X射线CT图像中提取皮质骨的结构各向异性。所提取的图像清楚地示出了导致皮质骨的结构各向异性的哈弗氏管和韦氏管。接下来，我们根据图像计算各向异性因子。这些系数表示三维刚度分布。最后，我们使用各向异性材料属性的基础上的因素进行有限元分析。分析结果表明材料各向异性在骨组织应力分析中的重要性。

项目成果

X 線 CT 画像に基づく骨組織の異方性情報抽出と個体別有限要素解析

基于X射线CT图像的骨组织各向异性信息提取及个体有限元分析

• 发表时间: 2012
• 作者: 小関道彦;宮下智弥
• 通讯作者: 宮下智弥

X線CT画像に基づく骨組織の異方性情報抽出と個体別有限要素解析

基于X射线CT图像的骨组织各向异性信息提取及个体有限元分析

• 发表时间: 2012
• 作者: 奥下慶子;小川達也;鈴木悠;宮澤健太;中澤靖元;朝倉哲郎;朝倉哲郎・中澤靖元;小関道彦・宮下智弥
• 通讯作者: 小関道彦・宮下智弥

骨組織の構造異方性を考慮した個体別有限要素解析

考虑骨组织结构各向异性的个体有限元分析

• 发表时间: 2014
• 作者: 長谷川琢也;小関道彦
• 通讯作者: 小関道彦

X 線 CT 画像に基づく下顎骨の個体別有限要素解析(骨の構造異方性の抽出)

基于X射线CT图像的下颌骨个体有限元分析（骨结构各向异性提取）

• 发表时间: 2012
• 作者: 小関道彦;宮下智弥
• 通讯作者: 宮下智弥

Individual Stress Analysis of Bone Tissue using Small Scale FE Model with Anisotropic Material Properties

使用具有各向异性材料特性的小规模有限元模型对骨组织进行个体应力分析

• 发表时间: 2013
• 作者: Michihiko KOSEKI;Takuya HASEGAWA
• 通讯作者: Takuya HASEGAWA