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

基本信息

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

项目摘要

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。

在这项研究中，关于将健康的骨组织植入股骨头坏死的治疗方法，其目的是建立一种方法来确定从防止坏死区域崩溃和早期愈合的角度确定植入骨的最佳形态。在此目的中，我们制定并执行了一个实施计划，以（1）制定一个程序来创建用于骨质股骨骨骼的有限元模型，（2）创建一个用于骨质生物修复的模拟程序，（3）将它们整合到骨移植优化系统中。下面，我们将按顺序解释这些实施情况。创建有限元模型的重要性是将骨头骨骼插入骨骼骨骼的股骨骨骼骨骼骨骼骨骼的股骨骨骼骨骼插入，即使植入骨骼的大小和位置也以各种方式变化，也要使用相同的程序来轻松分配有限元。在这里，我们将使用从实际患者拍摄的CT图像为股骨头引入3D有限元模型，并为股骨头创建三维有限元模型。我们提出，通过将作为有限元除以参考的坐标系从CT的横截面转换为基于植入的骨骼方向的横截面的坐标系，即使以任何角度插入了植入的骨头，也可以使用设置程序有效地创建植入的骨头。使用上述方法，具有不同类型的有限元模型，具有不同的植入骨头角度，并确认了该方法的有效性，因为可以创建一个模型，以改变植入骨头的位置，同时保持股骨头的形状。接下来，关于创建用于截骨的模拟程序，我们考虑了一种理论模型，其中骨骼会因机械环境的变化而改变其组织形态。这应用于股骨头的骨密度变化问题，并确认该方法在骨修复模拟中也有效。这些是迄今为止在本研究中获得的结果。当前，我们正在通过整合上述两种方法来开发我们的原始目的，优化系统。