2014 Fiscal Year Annual Research Report
新規日本人模擬骨シミュレータのオーダーメイド設計・製造プロセスの研究開発
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24560116
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| Research Institution | Ryukoku University |
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Principal Investigator |
辻上 哲也 龍谷大学, 理工学部, 教授 (80243179)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田原 大輔 龍谷大学, 理工学部, 講師 (20447907)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 模擬骨 / トルク試験 / 骨切り・骨ドリリング特性 / 整形外科手術シミュレータ / 均質化法 / X線マイクロCT / モルフォロジー解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
3年次の研究では，模擬骨材料の密度および構成材料の配合割合がドリリング特性に与える影響の定量的評価手法を確立するため，前年度までのねじ押し抜き試験では不十分であったドリルの動的挙動が得られるトルク試験を実施した。また，材料の微小構造と機械的特性の関連を明らかにするため，前年度に引き続き不均質材料の力学的特性評価が可能な均質化法を適用し，マイクロX線CTを利用して作成した多孔質な模擬骨材料モデルの妥当性についての検討と新規模擬骨材料および既存模擬骨材料の構造変化に起因する機械的特性の違いについて考察した。その結果，以下のような成果を得た。
1.トルク試験より得られたトルク－角度曲線から，密度の異なる既存および新規模擬骨材料は，各密度の上昇に伴いトルク値が大きくなることが明らかとなり，密度の制御により骨切り・骨ドリリング特性の制御が可能であることが示された。
2.トルク試験結果から得たトルク－角度特性において，トルク増加時およびトルク減少時の変化率と密度との関係について評価した。密度の差に起因して，ドリリング特性の差が生じるが，同一密度の既存・新規模擬骨間では，密度以外の因子が，ドリリング特性を変化させることが示唆された。
3.マイクロX線CTを利用して作成した模擬骨材料モデルの妥当性についての検討を行った。その結果，模擬骨材料の機械的特性評価には，内部構造が明確に表現される拡大率で撮像し，骨梁密度分布の評価を踏まえてトリミングを行う必要があることがわかった。
4. モルフォロジー解析の結果，新規模擬骨材料は既存模擬骨材料に比べて，骨梁密度分布のばらつきが大きいことがわかった。このような密度以外の因子である内部構造の違いにより，均質化法により求めた新規模擬骨のヤング率は，既存模擬骨より低い値となることが示された。
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