2010 Fiscal Year Annual Research Report
MRIによる膝関節3Dモデル作成システム構築および接触解析・手術管理技術への応用
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21360050
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
田邊 裕治 新潟大学, 自然科学系, 教授 (60143020)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂本 信 新潟大学, 医歯学系, 教授 (80215657)
小林 公一 新潟大学, 医歯学系, 助教 (70296317)
大森 豪 新潟大学, 研究推進機構超域学術院, 教授 (70283009)
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| Keywords | 生体力学 / MRI / CT / 膝関節 / 2D-3Dイメージ・マッチング / 圧力センサー / 接触領域 / 接触圧力 |
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| Research Abstract |
イメージ・マッチングによる膝関節接触状態評価法の実験的検証を行った。
膝関節における軟骨の接触挙動を生体内で定量評価することで、変形性膝関節症の病態進行の分析や人工膝関節コンポーネントのデザイン向上に大きく貢献することができる。そこで本研究では、X線画像とCTから構築した骨モデルとの2D-3Dイメージ・マッチング結果にMRIから構築した軟骨モデルを加えて軟骨接触状態を評価する方法の有効性を、切断肢を用いて実験的に検証することにした。
ヒト右切断膝を対象とした。CT画像から遠位大腿骨と近位脛骨の3次元骨形状モデルを構築し、MRI画像から大腿骨と脛骨の3次元軟骨モデルを構築した。骨モデルと軟骨モデルの位置合わせは手動で行った。次に重錘により切断膝へ任意の圧縮荷重を作用させることが可能な自作装置に切断膝を伸展位で設置した。大腿骨軟骨と脛骨軟骨の間に圧力センサー(Tekscan社)を挿入し、圧縮荷重(1.5kgf、21kgf、30kgf)を与えた。同時に2方向CR撮影を行い、骨輪郭とCT骨モデルの投影輪郭との重ね合わせにより大腿骨と脛骨の3次元位置を測定した。この時、大腿骨および脛骨の軟骨モデル同士が重複した部分を接触領域とみなした。そして、この接触領域を圧力センサーにより得られた接触領域や接触圧力と比較することで、イメージ・マッチングによる膝関節接触状態評価法の有効性を検証した。
圧力センサーにより得られた接触領域位置とイメージ・マッチングによる軟骨接触領域位置は対応した。加えて、圧縮負荷の増加による圧力値の増加と軟骨モデル同士の食い込み量の増加についても概ね対応したことから、イメージ・マッチングによる本軟骨接触状態評価法は膝関節における軟骨の接触挙動を生体内評価する手法と有効であると結論された。
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[Journal Article] International Cooperative Activities for the Engineering Education between Otto-von-Guericke-University Magdeburg, Germany, and Niigata University, Japan2010
Author(s)
Takashi Sato, Lutz Wisweh, Shuichi Sakamoto, Tadaaki Shimizu, Hideki Ikeda, Tetsuo Oka, Yuji Tanabe
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Journal Title
Jounal of Engineering Education Research, Special Edition
Volume: Vol.35, No.5
Pages: 49-54
Peer Reviewed
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[Journal Article] 実践的工学キャリア教育への学外組織による教育支援の現状2010
Author(s)
岡徹雄, 田邊裕治, 阿部和久, 岩部洋育, 原田修治, 石井望, 丸山武男, 佐藤孝, 今泉洋, 西村伸也, 仙石正和, 大川秀雄
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Journal Title
工学教育
Volume: 第58巻,第5号
Pages: 67-72
Peer Reviewed
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[Journal Article] Development of Learn-by-Doing Programs on Engineering Career Education Conducted with Collaboration from Private Company Engineers2010
Author(s)
T.Oka, Y.Tanabe, S.Harada, K.Abe, N.Ishii, T.Maruyama, T.Sato, H.Imaizumi, S.Nishimura, M.Sengoku, H.Ohkawa
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Journal Title
Korean Society for Engineering Education
Pages: 43-48
Peer Reviewed
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[Presentation] The Anatomic Coordinate System Setting to Knee MRI Model, poster, No.8662011
Author(s)
Keisuke Sasagawa, Koichi Kobayashi, Yoshio Koga, Makoto Sakamoto, Yuji Tanabe, Go Omori, Takashi Sato
Organizer
2011 Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
Place of Presentation
Long Beach Convention Center, Long Beach, California, USA
Year and Date
20110113-20110116
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[Presentation] Accuracy Examination of Automated image registration for Hip Alignment Assessment, poster, No.10052011
Author(s)
Shin Kai, Koichi Kobayashi, Kunibiko Tokunaga, Yoshio Koga, Takashi Sato, Go Omori, Makoto Sakamoto, Yuji Tanabe
Organizer
2011 Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
Place of Presentation
Long Beach Convention Center, Long Beach, California, USA
Year and Date
20110113-20110116
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[Presentation] Dynamic Mechanical Properties of Vitamin E-Doped Irradiated Polyethylene in Comparison with Conventional Polyethylene, poster, No.12992011
Author(s)
Hirotsugu Ohashi, Fumiaki Inori, Hirotaka You, Yoshiaki Okajima, Kenji Fukunaga, Yuji Tanabe, Tomoyuki Yamazawa
Organizer
2011 Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
Place of Presentation
Long Beach Convention Center, Long Beach, California, USA
Year and Date
20110113-20110116
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[Presentation] In Vivo Articular Contact Behavior of Tibiofemoral Joint during Weight-Bearing Activities, poster, No.13442011
Author(s)
Koichi Kobayashi, Takatsugu Toyoda, Makoto Sakamoto, Yuji Tanabe, Go Omori, Yoshio Koga
Organizer
2011 Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
Place of Presentation
Long Beach Convention Center, Long Beach, California, USA
Year and Date
20110113-20110116
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[Presentation] An Automatic Method to Construct Joint Coordinate System (JCS) for the Femur, poster, No.13582011
Author(s)
Shin Kai, Yoshio Koga, Takashi Sato, Go Omori, Makoto Sakamoto, Koichi Kobayashi
Organizer
2011 Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
Place of Presentation
Long Beach Convention Center, Long Beach, California, USA
Year and Date
20110113-20110116
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[Presentation] 看護師の視線運動に及ぼす臨床経験の差異2011
Author(s)
牧岡涼太, 中澤紀代子, 定方美恵子, 笠井美香子, 井越寿美子, 佐藤富貴子, 小浦方格, 田邊裕治, 坂本信
Organizer
日本機械学会バイオエンジニアリング部門第23回バイオエンジニアリング講演会
Place of Presentation
熊本大学
Year and Date
2011-01-09
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[Presentation] Practical Project-Based Engineering Education Programs Based on the Collaborations with Private Companies2010
Author(s)
Tetsuo OKA, Shuji HARADA, Yuji TANABE, Futao KANEKO, Akira SUGAWARA, Takashi SATO, Nozomu ISHII, Takeo MARUYAMA, Hiroshi IMAIZUMI, Shinya NISHIMURA, Masakazu SENGOKU, Hideo OHKAWA
Organizer
The 12th World Conference Continuing Engineering Education
Place of Presentation
Singapore
Year and Date
2010-10-17
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