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骨強度を正確に評価し骨関節系難病の治療効果を実用的に評価する方法の確立

Research Project

Project/Area Number 15659349
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Orthopaedic surgery
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

山本 愛一郎  東京大学, 医学部附属病院, 助手 (90359612)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大西 五三男  東京大学, 医学部附属病院, 講師 (70311628)
中村 耕三  東京大学, 医学部附属病院, 教授 (60126133)
村上 元昭  東京大学, 医学部附属病院, 助手 (50396751)
岡崎 裕司  東京大学, 医学部附属病院, 講師 (30241988)
佐藤 和強  東京大学, 医学部附属病院, 助手 (50302691)
Project Period (FY) 2003 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2005: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2004: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords骨粗鬆症 / 大腿骨頚部骨折 / 有限要素法 / 骨強度 / 圧縮実験 / 骨欠損 / 脊椎骨折
Research Abstract

東京大学整形外科が開発している骨強度評価用有限要素ソフトウエアの改良・精確性の検証を継続し行っている。今年度、ヒト大腿骨に対する精確性を検証するために、東京大学医学部倫理委員会、各診療科、および患者遺族の承認のもとに、収集した椎体の凍結標本を使用した実証実験を行った。骨標本をキャリブレーションファントムとともにCT装置を用いて撮像し、画像データをコンピュータに転送し、3次元有限要素モデルを作成した。骨標本を荷重試験機によって大腿骨軸から20度傾けた方向に荷重負荷し、骨に貼付した歪ゲージから荷重値に対応した歪を求め、骨破断強度も求めた。骨折後の大腿骨に対して、CTを撮影し骨折部位の詳細を検証した。一方、大腿骨有限要素モデルに荷重負荷(圧縮実験で行った条件と合わせた)し,解析モデル上で応力と歪、骨折危険領域を計算した。骨折危険領域が表示される最小荷重を求め、骨強度を求めた。大腿骨表面に貼付した歪みゲージと解析モデル上の位置は、光学的なマーカーを用いたregistrationによって解析モデルを、実証実験モデルと対応させた。各標本の解析データと、実験データを比較し,強度解析法の精度を検証した。結果、主ひずみや骨折荷重の実験値と解析値の相関係数は、r=0.9で、高い相関を得ることができた。骨折部位も予測可能であった。これは、2005、2006年の51st、52nd Annual meeting of Orthopaedic Research societyで報告を行った。また、東京大学医学部倫理委員会、患者同意の上で大腿骨頚部骨折患者5名の非骨折側の大腿骨をCTにて撮像した。大腿骨頚部骨折患者の全てに、仮想的な荷重拘束条件にて、骨折側に類似した頚部骨折を解析モデル上に作成できた。臨床でも本方法を適応できることを確認した。

Report

(3 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2006 2005 2004 Other

All Journal Article (5 results) Publications (1 results)

  • [Journal Article] PREDICTION OF STRENGTH AND STRAIN OF THE PROXIMAL FEMUR BY A CT BASED FINITE ELEMENT METHOD2006

    • Author(s)
      Masahiko Bessho
    • Journal Title

      Transaction of the 52^<nd> Annual Meeting 31

      Pages: 224-224

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] PREDICTION OF STRENGTH AND STRAIN OF THE BONE WITH A DEFECT BY A CT BASED FINITE ELEMENT METHOD2005

    • Author(s)
      Masahiko Bessho
    • Journal Title

      Transaction of the 51^<st> Annual Meeting 30

      Pages: 778-778

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 有限要素法の非線形解析は椎体骨折を予測できる2004

    • Author(s)
      今井 一博
    • Journal Title

      日本臨床バイオメカニクス学会誌

      Pages: 1-1

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] NONLINEAR FINITE ELEMENT MODEL PREDICTS VERTEBRAL BONE STRENGTH AND FRACTURE SITE2004

    • Author(s)
      Kazuhiro Imai
    • Journal Title

      Transaction of the 50^<th> Annual Meeting 29

      Pages: 342-342

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Prediction of the strength and fracture location of the femoral neck by CT-based finite-element method.2004

    • Author(s)
      Masahiko Bessho
    • Journal Title

      Journal of Orthopaedic Science 9

      Pages: 545-550

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] 今井一博: "有限要素法の非線形解析は脊椎椎体骨折を予測できる"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 1 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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