2018 Fiscal Year Annual Research Report

パーソナライズド人工関節の実現に向けた人間の筋骨格・有限要素解析統合モデルの構築

Research Project

Project/Area Number	16H05874
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	山本江東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (20641880)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2020-03-31
Keywords	有限要素解析 / 筋骨格モデル / 人工関節
Outline of Annual Research Achievements	人工関節の有限要素解析と人の筋骨格解析を統合したモデルを用いて、運動中のモーションキャプチャ計測により得たデータを基に、運動中に生じる筋活動度と人工関節にかかる負荷を同時に計算することができる。このモデルを使用し、人工関節置換術の前に人工関節を装着した際の負荷を予測することができる。これを応用することで、個人に適した人工関節の形状を最適計算することが期待できる。本年度は、人工関節の形状のいくつかのバリエーションに対し、開発したモデルによるシミュレーションをすることで負荷を予測し、どの形状が良いかについて解析を行った。これを発展させることで最適な形状の人工関節を設計することができる。一方で、形状の最適化には有限要素解析の高速化が求められる。これについて、商用の有限要素解析ソフトではなく、プログラムの深い層まで調整が可能なオープンソフトウェアライブラリの使用を検討した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 有限要素解析についてオープンソフトウェアライブラリの使用を検討したが、筋骨格モデルとの統合が完了しておらず、やや遅れている状況である。
Strategy for Future Research Activity	オープンソフトウェアライブラリの有限要素解析と全身の筋骨格モデルの統合を進める。商用ソフトに比べて正確さに劣るが、高速計算が可能になることが期待できる。また、従来の光学式モーションキャプチャではなく、ビデオ画像のみから人のデータを取得することができており、そのデータを使用して研究を進める。