2017 Fiscal Year Research-status Report
Integrated Study on the Biomechanical Factors of Distal Radius Fracture
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17K06047
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
プラムディタ ジョナス 新潟大学, 自然科学系, 助教 (50615458)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田邊 裕治 新潟大学, 自然科学系, 教授 (60143020)
依田 拓也 新潟大学, 医歯学総合病院, 医員 (60769454)
小林 公一 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (70296317)
坂本 信 新潟大学, 医歯学系, 教授 (80215657)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 橈骨遠位端骨折 / 骨折形態 / 有限要素解析 / 骨密度分布 / 転倒 / 荷重特性 / 力学試験 / 破壊条件 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
橈骨遠位端骨折は，他部位の骨折に比べて骨折形態の多様性が大きく，その多様化の発生要因は未だに明らかになっていない．力学的発生要因を解明するために，工学視点からのアプローチが必要であると考えている．本研究では，橈骨遠位端骨折における骨折形態の多様化の発生要因を解明するために，手首有限要素モデルを構築し，これに骨組織の力学試験結果に基づいて同定した破壊モデルを導入し，橈骨遠位端骨折を再現できる解析手法を新たに確立することを目的としている．平成29年度では，手首有限要素モデルの構築，転倒事故を模擬する解析手法の確立，ウシ骨の力学試験法の確立を行い，以下の成果を得ることができた．
（１）手首のCTデータより手首関節を構成する骨形状を抽出し，三次元手首有限要素モデルを構築した．また，CT値に基づいて骨密度の分布を推定し，これを手首有限要素モデルに割り当てることにより骨組織の材料特性を設定した．さらに，文献を参考に手首関節における各靭帯のモデル化を行い，各関節の接触定義の設定も行った．
（２）転倒時における床反力応答の文献値をもとに手首有限要素モデルに負荷する荷重曲線を構築し，これを用いて有限要素解析を実施した．また，負荷方向や荷重分配を変更した解析も行い，手首関節挙動の妥当性を確認するとともに，橈骨遠位端におけるひずみ分布を算出できることを確認した．
（３）骨組織の力学的特性および破壊条件を把握するために，ウシ大腿骨から採取した試験片による引張試験，圧縮試験，せん断試験および曲げ試験を実施し，各試験から変形挙動，応力-ひずみ曲線および破断点を取得することを試みた．
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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
当初の計画どおり，CTデータより三次元手首有限要素モデルを構築し，骨密度分布を表現した材料特性を手首有限要素モデルに導入することができた．また，文献をもとに転倒時の荷重条件を推定することができ，転倒事故を模擬した有限要素解析手法を確立することができた．これにより，パラメータスタディに必要な有限要素モデルおよび解析手法の準備ができている．さらに，ウシ大腿骨から骨試料を採取することができ，引張試験，圧縮試験，せん断試験および曲げ試験に使用可能な4種類の試験片の形状等を決定することができた．これらの試験片を用いて試験を行い，各条件下における力学的特性を取得できることを確認した．以上より，平成30年度に予定される骨組織の力学試験とその有限要素モデル化および破壊モデルの開発に必要な試験法等がおおむね確立されている．
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| Strategy for Future Research Activity |
骨組織の力学的特性を明らかにするために，引張試験，圧縮試験，せん断試験および曲げ試験を継続して行い，より多くのデータを蓄積する予定である．また，試験片のCT撮影を行い，手首有限要素モデルの構築法と同様の方法で有限要素モデルを構築し，各試験の再現解析を実施する予定である．この解析結果に基づいて破壊モデルのパラメータ値を同定し，骨折形態の再現可能性を評価する予定である．さらに，手首有限要素モデルの妥当性を検証するために，文献との比較を行うとともに，様々な条件下におけるロバスト性を評価する予定である．
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| Causes of Carryover |
3月中に納品された物品が4月支払いになったことから残額が生じた．
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