2016 Fiscal Year Research-status Report
レベルセット法に基づくボクセル接触解析手法の開発－筋骨格系生体力学解析に向けて
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15K04757
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
陳 献 山口大学, 創成科学研究科, 教授 (70313012)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生体力学 / 接触解析 / レベルセット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度では、レベルセット法に基づく接触解析手法の理論構築とプログラムの開発を目標に設定したが、プログラムのデバッグに予想以上の時間がかかったため、プログラムの開発が完成できなかった。28年度ではまず引き続きプログラムのデバッグを行い、テスト解析によりプログラムの完成度を確認し、これによる遅れを取り戻した。さらに、開発した手法の有効性を確認したところ、ボクセルモデルの境界における法線方向の不連続性が接触応力に大きな誤差をもたらし、その改善が困難であることが確認された。このため、ボクセルモデルの接触境界における平滑化手法を導入することにより、接触応力解析の精度を向上させた。一方、これまでの剛体・柔軟体マルチボディー解析では、結合が比較的容易な構造要素（ビーム要素，シェル要素など）を対象にした解析が多い。また、柔軟体と剛体の結合にLagrange未定乗数法などを導入して、柔軟体の有限要素モデルに剛体の運動学的方程式を連成させる手法が一般的である。しかし、筋骨格系に関しては３次元連続体解析が必要であり、また、骨格に直接結合する腱や少数の筋肉以外は組織間の相互作用は滑りや解離を伴う接触によって実現している。このため、平成28年度では、レベルセット法に基づく接触解析手法を柔軟体と剛体の接触解析に拡張し、接触による拘束及び接触力を剛体運動方程式に導入することにより、柔軟体・剛体連成解析の定式化とプログラム開発を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年度に設定しているレベルセットに基づく接触手法の開発と、平成28年度に設定している柔軟体・剛体連成解析手法の開発の目標は達成している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度では、開発した解析手法の検証と改良を行いながら、股関節または膝関節の解析モデルを作成し、生体力学シミュレーションを行い、開発した手法に関する臨床的検証を行う．
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| Causes of Carryover |
日程の調整ができず、国内の研究発表が見送られたため、旅費に残額を生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の旅費と合わせて使用する予定である。
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