2013 Fiscal Year Research-status Report
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24650320
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
鳥取部 光司 宮崎大学, 医学部, 准教授 (80284842)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
帖佐 悦男 宮崎大学, 医学部, 教授 (00236837)
濱田 浩朗 宮崎大学, 医学部, 助教 (40363593)
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| Keywords | 義足 / 有限要素法 / 動作解析 |
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| Research Abstract |
片側下腿切断者の力学的評価として三次元動作解析装置による実際の荷重を考慮し、有限要素法を用いて２種の義足ソケットモデルを作製し、接触圧分布の比較検討を行った。
有限要素モデルは、３名の下腿切断者のCTスキャンを基に、大腿骨遠位部および脛骨近位部よりなる三次元下腿切断モデルを作製した。下腿義足は、ライナーをモデル化した。荷重条件として実際の下肢義足歩行における三次元動作分析と床反力装置を用いて、歩行、立ち上がり、階段昇降動作の各動作を測定した。階段昇降動作用の階段として、蹴上17.5cm，踏面30cmの3段を作製し、床面と階段の下から1・2段目にAMTI社製床反力装置6枚を設置した。階段昇降動作の荷重条件としては、立脚期を三期に分け、各期の膝関節部のフォース・モーメントのピーク値を採用した。拘束条件としては、ライナーの外面を全方向拘束とした。ライナーと断端皮膚との境界部は、接触として扱い、各モデルに荷重を加え、ソケット-断端間における圧力分布について比較検討した。
全面接触式のソケットでは、歩行、立ち上がり、階段昇段時においても、断端の表面全体に分散した圧力分布を示した。
また、主に下腿義足に関する文献検索、データの幾何・物質特性値データ収集、解析結果と臨床との妥当性の検討を行った。X線学的観察として、下腿義足ソケット装着し、義肢側片脚起立における脛骨断端とソケット底部の距離を計測した。非荷重時の値から、荷重時の値を減じた断端移動距離は、有限要素法におけるモデルの移動距離と一致しており、下肢の動態と実験結果と比較検討し、妥当なモデルであることを確認し、基本的な実験結果は国内の学会において報告を行い、階段昇降動作に関しては米国基礎学会にて報告を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
三次元動作解析装置および有限要素法を用いて、義足の動作測定および三次元有限要素モデルの作成を行い、部分的なモデル修正、義足に関連する文献検索、下肢および義足データの幾何・物質特性値データ収集、実験の解析手法・解析結果と臨床との妥当性の検討を行った。また、各断端部のソケット耐圧疼痛域値を評価するため、ハンディー型筋力測定器の先端部に円形状のシリコンを取り付けて、疼痛域値圧の簡易測定を行った. 用手的に下腿に圧力を加え、軽い疼痛の生じ始めた時の疼痛閾値の圧力を測定した。疼痛域値圧は、膝蓋腱部周辺、脛骨前内側面、脛骨前外側面、下腿後面では比較的高く、腓骨頭部、断端末端領域で低く、敏感な傾向が見られたが、有限要素法の結果における接触圧は低値であることを確認した。
予備的実験後は、実際の運動解析と義足ライナーと断端皮膚との境界部を接触とした義足有限要素法により、歩行、立ち上がり動作の高精度の解析を行った。階段昇降動作における２種の義足の接触部位と動態に関しては、米国基礎学会で発表し、バイオメディカルエンジニアリング研究センターとの打ち合わせを行ったが、一部の義足歩行データが振動を含んでいたためデータ解析が遅れており、国際誌への投稿が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
各切断者のデータを使用して、解析を行っていく。解析時間は、義足モデルでの接触解析ため、時間を要するため、サーバーと共にクライアントコンピュータを同時に使用する。解析に用いるコンピュータは、大規模解析が可能なWorks Station PCを使用する。実際の下肢義足歩行における三次元動作分析と床反力装置を用いた分析および義足と断端皮膚との境界部の接触圧を同期させて歩行、立ち上がり、階段の各動作において測定し、解析結果と実際の動態が一致するかを確認する。様々な荷重パターンを加え、切断端の三次元応力分布から傷害、損傷部位を推察する。また、下肢各関節角度・関節モーメントについて健側との比較検討を行う。実験結果は国内の学会において報告を行い、国際誌に投稿を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
実際の運動解析と義足ライナーと断端皮膚との境界部を接触とした義足有限要素解析により、高精度の解析を行い、米国基礎学会で発表報告をしたが、一部の義足歩行データが振動を含んでいたためデータ解析が遅れており、国際誌への投稿が遅れている。
残りの義足動作のデータ解析を行い、下肢各関節角度・関節モーメント・接触圧を含む全ての義足歩行動作の運動学・運動力学的評価と研究成果の発表・国際誌への投稿を行い、未使用額はその経費に充てる。
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Research Products
(3 results)
