2013 Fiscal Year Annual Research Report
人工関節置換術および骨切り術の術前計画支援に関する基礎的研究
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23500562
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| Research Institution | Iwate Prefectural University |
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Principal Investigator |
土井 章男 岩手県立大学, ソフトウェア情報学部, 教授 (60271839)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
馬渡 太郎 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 研究員 (60335974)
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| Keywords | 情報工学 / 3次元画像処理 / 画像 / 情報システム / 術前計画支援システム / シミュレーション |
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| Research Abstract |
THA(Total Hip Arthroplasty)やTKA（Total Knee Arthroplasty）に必要な3次元情報は、CR/CT画像とMR画像により、取得可能である。これらの3次元画像群を、正確に位置合わせ（レジストレーション）して、1) 仮想立位CT画像の作成機能、2) 骨部と3Dインプラントの応力解析機能、3) シミュレーション結果の可視化機能、4) 3Dインプラント配置結果や応力分布のレポート機能、5) 骨切り面の表示・計測機能を実現した。また、臨床の場において、試験的な運用を行い、膝関節のインプラント置換手術におけるシミュレーション機能の有効性を検証した。
現状のインプラントのサイズは、S、M、Lなどから選択するのみである。シミュレーション結果を評価する際にインプラント設計パラメータを患者に合わせることで、より患者のQOLに適したインプラント設計が可能となる。具体的には、インプラントの設計パラメータ（サイズ、厚み、高さ、表面仕上げなど）をあらかじめ、いくつか決めておき、そのパラメータを変更することで、その患者に適したインプラント形状を求めて、テイラーメイドインプラントの必要性や有効性を評価した。
インプラント設計は「破損」や「ゆるみ」が生じる問題と関連しているため、臨床現場の医師から意見を収集しながら、インプラント形状の設計パラメータや配置方法を検討した。正確な3次元形状を保持することで、術前に種々のシミュレーションが可能になるが、より精度を高めるため、インプラントの埋め込み・引っ張り時における応力解析やその検証実験を行った。
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