2015 Fiscal Year Annual Research 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緒方 正人 横浜市立大学, 医学(系)研究科(研究院), その他 (70501154) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | バイオメカニクス / 手術支援 / 力学モデル / 人腹腔 / 生体物性計測 |
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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ことから，本研究課題では，これらを考慮した有限要素解析のための腹腔内組織全体の力学モデルの作成を目指す．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，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の予備検討を実施した．最終年度である平成２７年度は，ここまでに開発した数値計算手法の改良と評価とおよび物性値の同定試験法のための3次元計測手法の開発を行った．
腹腔内における膜・網組織が担う力学的機能を再現するためには，臓器が閉じた曲面となる膜・網で被われた幾何学モデルが必要であり，本研究課題では，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てきた．本年度は膜組織と臓器間の力学的相互作用を表す接触モデルについて，適切な幾何学的状態を数値計算において実現するための法線ベクトルを用いたアルゴリズムを開発するとともに，CADモデルとして作成した腹腔モデルにおいて手術シミュレーションで想定される数ケースの問題設定に対する数値計算の妥当性を検討した．
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，当初計画では間接的な物性値の推定を考えていたが，平成２７年度の研究としては，手術で摘出された臓器の物性を，適当な点加力に対する3次元計測を行うことにより同定する手法を検討した．本年度の研究ではそのための3次元計測を，複数の3次元カメラを用いて行う方法を検討し，動物の臓器で基本的な検証を実施した．
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