幾何学的及び材料非線形性、安定性、骨再構築を含む脊椎のモデリングとコンピューターシミュレーション
| Project/Area Number |
00F00782
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Research Field |
Materials/Mechanics of materials
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| Research Institution | Nagoya University |
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| Host Researcher |
田中 英一 名古屋大学, 工学研究科, 教授
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| Foreign Research Fellow |
JAROSLAW Piekarski 名古屋大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
PIEKARSKI J. M.
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| Project Period (FY) |
2000 – 2002
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2002)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2002: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2001: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 脊柱 / 骨リモデリング / 計算バイオメカニクス / シミュレーションモデル / 骨異方性 |
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| Research Abstract |
外国人特別研究員との共同研究の課題は,脊柱系の疾患に関わるモデリングとコンピユータシミュレーションであり,特に治療後の骨の再構築に関するモデリングとシミュレーションに関する研究に焦点を当てた.
定式化するモデルの基礎として,研究代表者等によるモデルを出発点として,表面骨リモデリングと内部骨リモデリングを表現できるモデルを定式化した.力学的刺激,刺激伝達変数,リモデリング平衡の概念はそのまま採用し,表面骨リモデリングを表現するためのリモデリング変位場の概念を新たに導入した.骨リモデリング則はLekszyckiによる最適応答の仮説に基づいて導いた.表面骨リモデリングに対するシミュレーションを実施し,表面骨リモデリングへの適用性を確認した.また力学的刺激とリモデリングの時間スケールが著しく異なることに着目し,その特徴を生かした時間積分アルゴリズムを開発して,その有効性を確かめた.
次に,内部骨の異方的再構築に焦点を当てた.リモデリング変数として弾性係数テンソルの21個の成分を採用し,一般的な異方性を表現できるようにした.リモデリング変数の発展式を定めるため,Lekszyckiによる最適応答の仮説に加えて弾性係数テンソルと骨密度の関係を新たに構築した.このモデルを有限要素法へ組み込むため,力学的な場とリモデリング場を独立に離散化する新しい解析手法を考案した.モデルの記述精度を検証するため,Rubinの実験結果と比較し,骨密度一時間関係を表現できることを確かめた.またこのモデルを組み込んで2次元有限要素解析を実施し,骨密度分布,異方性形成過程等が従来報告されている実際の観察結果と矛盾しないことを確認した.
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
