2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a system to support evaluation of prosthetic socket adaptation
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16K01558
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| Research Institution | Saitama Prefectural University |
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Principal Investigator |
原 和彦 埼玉県立大学, 保健医療福祉学部, 教授 (70325984)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ソケット内圧計測 / 有限要素解析 / 義足歩行解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
義足ソケットの適合支援の現場ではソケットと断端との適合性を切断者の主観評価に負っている現状がある。本研究はこの適合している義足ソケットと断端形状を比較的安価で簡易な非接触式３次元形状計測より断端と義足ソケットとの適合状況評価支援システム開発を目指している。昨年度行った有限要素解析(以下FEA)では断端組織とシリコンライナーと外ソケット間での荷重シミュレーションを行った。最終年度では膝関節構成要素となる骨組織となる大腿骨、膝蓋骨、脛骨、腓骨のSTLデータを加えて、骨組織、断端軟部組織とシリコンライナーおよび外ソケットの４つのSTLデータを用いた。FEAにはCOMSOL Multiphysics5.4を使用して断端接触圧をシミュレーション算出した。荷重条件はソケット上面から垂直方向への10mmの強制変位と600Nの規定荷重の2条件とした。またニッタ社製F-Scanを使用して義足歩行時の実測接触圧を計測した。床反力、関節モーメントなどの力学的情報はVICON動作解析システムを用いて同期計測した。その結果、立脚相初期で体重の1.2倍の垂直荷重時にソケット前壁下部の実測最大圧は56kPaであった。FEAでの断端下部の最大接触圧は10mm規定変位で27kPaであった。今回のFEAによる断端接触圧は実測より1/2程度低かった。立脚相の上部前後壁ではおよそ20kPa程度の波形を示しており、ソケット下部で大きい荷重圧分散する傾向を示していた。内外壁の実測接触圧は外壁＞内壁で上部下部ともに外壁の接触圧が大きいかった。FEAによる断端接触圧は実測値より低かったが、断端下部で荷重分散する接触圧分布の傾向は類似しており、ソケット圧の分布状況を視認できる利点があり、ソケット修正後の適合判断などの活用が期待されるため、今後一層の解析までの所要時間短縮による臨床応用が期待される。
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