2012 Fiscal Year Annual Research Report
三次元骨・関節モデル再構築システムによるプロアクティブバイオメカニクスの展開
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24246025
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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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) |
解 晨 新潟大学, 学内共同利用施設等, 研究員 (10582968)
プラムディタ ジョナス 新潟大学, 自然科学系, 助教 (50615458)
大森 豪 新潟大学, 研究推進機構超域研究院, 教授 (70283009)
小林 公一 新潟大学, 医歯学系, 助教 (70296317)
坂本 信 新潟大学, 医歯学系, 教授 (80215657)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 機械材料 / 生体力学 / 三次元骨・関節モデル / 数値力学解析 / 運動解析 |
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| Research Abstract |
1. オープンソースコード利用の3D画像再構築プログラムの開発
3次元下肢アライメント評価システム（3D LAAS）の中核部分である3D画像再構築プログラムを独自開発することに取り組んだ。オープンソースコード”3D Slicer”を利用して開発に取り組んだが、同コードが高機能に過ぎるため、代替法を模索する必要のあることが分かった。
2. 3D LAASを利用するバイオメカニクス研究
(1)人工関節置換術患者の三次元歩行運動解析に関する研究を行った。モーションキャプチャシステムを用いた被験者の3D歩行データと3D LAASから得られる骨形状（骨座標）とのマッチング手法を開発するとともに、その精度検証も行った。
(2)自動車追突事故における頚部傷害の発生を予測するために，標準体型の日本人成人男性の全身人体マルチボディモデルを新たに構築した。日本人成人男性の身体特性を忠実にモデル化するために，身体外形状，各体節の質量と慣性特性および各関節の受動特性の計測データを利用した。この人体モデルを用いて被検者による低速追突実験の再現シミュレーションを行い，衝撃時の外観挙動を比較した。その結果，頭頸部の相対回転角および体感の変位がよく一致していることが確認でき，本研究で開発した人体モデルが追突事故時の自動車乗員の応答解析に応用できることが示された。
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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
3D画像再構築プログラムの開発においてはオープンソースコード”3D Slicer”を利用することで研究を進めたが、同コードは高機能に過ぎて開発に支障が出たことから、市販の汎用コードを用いることも視野に入れて代替法を模索することにした。3D LAASを活用する研究においては人工関節置換術患者の歩行運動解析で3D歩行データと3D LAASの骨形状モデル（骨座標）とのマッチング手法を開発した。また、頚部傷害予測に関する研究を行い、力学解析に必要な人体3Dモデルを構築した。したがって、達成度はおおむね順調に進展していると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 3D画像再構築プログラムの開発においてはオープンソースコード”3D Slicer”を利用することに固執せず、100%自主開発および市販汎用コードの利用も含めて検討し、本研究の第一の目的である力学解析ができるような手法の確立を目指す。
(2) 3D LAASが適用できる臨床課題を発掘し、その解決を図る。
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