壊死大腿骨の修復手術における移植骨形態の構造最適化

股骨坏死修复手术中植骨形态的结构优化

• 批准号: 08750107
• 负责人: 坂本 二郎
• 金额: $ 0.7万
• 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750107/
• 关键词: 骨壊死; 大腿骨; 骨移植; 構造最適化; バイオメカニクス

本研究では,大腿骨骨頭壊死に対し健康な部位の骨組織を骨壊死部に移植するという治療法に関連して,壊死部の圧壊防止と早期治癒の観点から最適な移植骨の形態を決定する手法の確立を目的とした.この目的の下で,(1)骨壊死大腿骨有限要素モデル作成プログラムの開発,(2)骨壊死修復シミュレーションプログラムの作成,(3)それらの骨移植最適化システムへの統合という実施計画を立て研究を遂行してきた.以下,これらの実施状況について順に説明する.骨壊死大腿骨に移植骨を挿入した有限要素モデルの作成において重要なことは,移植骨の寸法や位置が様々に変化したとしても,毎回同じ手順で簡便に有限要素分割ができるような方法をとることである.ここでは,実際の患者から撮影したCT画像をコンピュータに取り込みこれを元にして大腿骨頭の三次元有限要素モデルを作成することを前提としているが,その際に,有限要素分割の基準となる座標系をCTの断面に沿うものから移植骨の方向を基準とするものに変換することで,任意の角度で移植骨が挿入されても,効率良く決められた手順でモデル作成ができるように工夫した.以上の手法を用いて移植骨角度を変えた数種類の有限要素モデルを作り,大腿骨頭の形状を保ったまま移植骨の位置だけを変えたモデルの作成が可能であることから本手法の有効性を確認した.次に,骨壊死修復シミュレーションプログラムの作成についてであるが,これには力学的環境の変化に対応して骨がその組織形態を変化させる力学的適応再構築を発展させた理論モデルを考えた.これを二次元の大腿骨頭の骨密度変化の問題に適用し,本手法が骨修復のシミュレーションにおいても有効であることを確認した.以上が本研究において現在までに得られた成果である。現在、上記の2つの手法を統合することにより本来の目的である最適化システムの開発を継続中である。

This study で は, femur bone 壊 dead に し seaborne の bone health な parts を に transplant bone 壊 die department す る と い う therapy に masato even し て, 壊 die department の 圧 壊 と early cure の 観 point か ら optimum な allograft を の configuration decided す る gimmick の establish を purpose と し た. こ の purpose の で, (1) the femur bone 壊 death finite element モ デ ル made プ ロ グ ラ ム の 発, (2) the bone repair 壊 death シ ミ ュ レ ー シ ョ ン プ ロ グ ラ ム の is made, (3) そ れ ら の optimal bone grafts シ ス テ ム へ の integration と い う be applied plan を made を て research carries out し て き た. The following, こ れ ら の be applied condition に つ い て suitable に explain す る. Femur bone 壊 death に allograft を scions into し た finite element モ デ ル の made に お い て important な こ と は, transplant bone position や の inch が others 々 に variations change し た と し て も, in their back with simple じ hand arranges で に finite element division が で き る よ う な method を と る こ と で あ る. こ こ で は, be Interstate の patients か ら pinch of shadow し た CT picture を コ ン ピ ュ ー タ に take り 込 み こ れ を yuan に し て thigh bone の three dimensional finite element モ デ ル を made す る こ と を premise と し て い る が, そ の interstate に, finite element division の benchmark と な る coordinate system を CT に の section along the う も の か ら allograft の direction を benchmark と す る も の に variations in す る こ と で , view any の で allograft が scions into さ れ て も, good working rate く definitely め ら れ た hand shun で モ デ ル made が で き る よ う に time し た. Above の gimmick を with い を て allograft Angle variations え た several kinds の finite element モ デ ル を り, thigh bone の shape を bartender っ た ま ま allograft の position だ け を - え た モ デ ル の made が may で あ る こ と か ら this gimmick の is sharper availability を し た. に, bone 壊 die repair シ ミ ュ レ ー シ ョ ン プ ロ グ ラ ム の made に つ い て で あ る が, こ れ に は の mechanics environment - the に 応 seaborne し て bone が そ の を morphology variations change さ せ る mechanics of 応 to construct を 発 exhibition さ せ た theory モ デ ル を exam え た. こ れ を secondary yuan の の thigh bone bone mineral density variations の problem し に apply, this technique が bone repair Youdaoplaceholder0 シ ュレ ショ ショ ショ ショ にお て て ショ is effective である である とを confirm た. The above が this study にお にお て て now までに られた results である. Now, in the previous note, the <s:1> 2 <s:1> method を integrates する とによ とによ the original purpose of である optimization システム is being developed in を継続 である.

项目成果

坂本二郎: "大腿骨頭壊死部再建のための骨移植位置の検討とその最適化" 日本機械学会第74期全国大会講演論文集. I. 215-216 (1996)

坂本二郎：“股骨头坏死重建的骨移植位置的研究和优化”第74届日本机械工程学会全国会议论文集I.215-216（1996）。

坂本二郎: "セルラオートマトンを用いた生体骨力学的適応再構築の模倣" 日本機械学会東海支部第46期総会講演会論文集. 125-126 (1997)

坂本二郎：“利用元胞自动机模拟生物力学自适应重建”日本机械工程师学会东海分会第 46 届大会论文集 125-126（1997）。