2014 Fiscal Year Research-status Report
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25600155
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
山田 貴博 横浜国立大学, 環境情報研究科(研究院), 教授 (40240022)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松井 和己 横浜国立大学, 環境情報研究科(研究院), 准教授 (00377110)
緒方 正人 横浜市立大学, 医学(系)研究科(研究院), その他 (70501154)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 生体力学モデル / 腹腔 / 膜・網組織 / 幾何学モデル / 物性同定 / in vivo試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
手術支援の基板となる腹腔内組織全体を表現した力学モデルを構築することが本研究課題の目的である．腹腔内組織において，臓器は基本的に膜・網組織によって固定されている．したがって，腹腔内組織全体の変形を再現するためには，腹腔における臓器の膜・網組織に支持された状態を有限要素解析のための力学モデルとして作成することが必要となる．平成２５年度の研究では，有限要素法に基づく数値計算手法の構築を行ったことから，平成２６年度の研究では膜・網組織が考慮された有限要素解析のための幾何学モデルの生成と物性値の同定試験に取り組んだ．
腹腔内において臓器が膜・網で被われた幾何学モデルとしては，膜・網組織がな閉じた曲面となっていることを再現しなければ，膜・網組織が担う力学的機能を考慮することはできない．当初計画では，CT, MRIなどの医用画像から画像処理のみで膜・網組織の生成を行うことを考えていたが，閉じた曲面となるよう生成することは困難であることが分かった．そこで，腹腔の空間部に幾何形状とは独立な閉曲面を配置し，それを拡大することで臓器表面を被う閉曲面として膜組織を生成するアルゴリズムを開発した．また，このアルゴリズムの有効性をCADモデルとして作成した腹腔モデルにおいて検討した．
一方，生成された力学モデルにより手術支援を行うためには，適切な剛性を与える物性値を決定する必要がある．これに対しては，まず，動物試験においてin vivoで物性値を同定し，それを適用することとした．そのために，in vivoで物性値を測定するための試験方法について検討を行い，試験装置の試作と予備的な実験を実施した．
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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
平成２６年度は，平成２５年度の成果に基づく有限要素モデルを実際のCT, MRIなどの医用画像から生成する技術を確立することが達成目標であった．力学モデルとしては膜組織は閉じた曲面とすることが必要であるが，医用画像から直接的に膜を生成することは困難であった．そこで，別のアプローチとして，膜組織を臓器を被う形で人工的に生成する手法に取り組みある程度解決することができた．
また，物性値の同定についても取り組み，一定の成果が得られた．
したがって，研究は概ね順調に進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２５年度において膜組織と臓器による力学モデルを計算するための有限要素解析プログラムを開発した．平成２６年度においては，臓器を被う膜組織を考慮した幾何学モデルの生成プログラムを開発した．また，物性値の同定についても研究を進めた．平成２７年度は，以上を統合し，現実の状況に近い腹腔内の臓器変形を再現する数値シミュレーションの実現を目指す．
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