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振動応答解析による大腿骨頚部骨折予知診断装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 10557132
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 整形外科学
研究機関信州大学

研究代表者

斉藤 覚  信州大学, 医学部・附属病院, 講師 (20175350)

研究分担者 島田 享久  長野県工業試験所, 部長
野村 彰男 (野村 彰夫)  信州大学, 工学部, 教授 (00115362)
畑 幸彦  信州大学, 医学部・附属病院, 助手 (50293527)
森泉 哲次  信州大学, 医学部, 教授 (70157874)
小林 道明  北見工業大学, 教授 (20105539)
研究期間 (年度) 1998 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
13,100千円 (直接経費: 13,100千円)
1999年度: 7,600千円 (直接経費: 7,600千円)
1998年度: 5,500千円 (直接経費: 5,500千円)
キーワード大腿骨頚部 / 骨折 / 振動応答解析 / 骨折予知 / 診断装置 / 振動解析 / 大腿骨頚部骨折 / モーダル解析 / 骨粗鬆症
研究概要

大腿骨には3つの一次振動モードがあり、そのうち高周波数側の振動は大腿骨頚部の回旋方向のねじれ振動である。ねじれ振動を生体で検出するには、大腿骨の近位または遠位端に加速度センサを設置すれば、最も高振幅のねじれ応答波形が得られる。大腿骨頚部の力学的強度の低下はねじれ振動が最も鋭敏に減少する。ねじれ振動モードをFEMの動画で観察すると、骨頭部にねじれと同期して曲げのモードが観察され、大腿骨全体に曲げとねじれが連成したモードが起きていた。ねじれ振動モードにおいては頚部前下方には圧縮、後上方には引っ張りの応力集中がみられた。大腿骨のねじれ振動モードは単純なねじれではなく、近位部は曲げモードに近い連成振動モードであり、このモードの腹の一つは頚部に存在する。したがって、大腿骨頚部の曲げ剛性の低下は左右の曲げ共鳴振動数よりも、この曲げと連成したねじれ共鳴振動数において、より鋭敏に反映する。
プロトタイプの長管骨弾性診断装置を制作し、骨折治癒の共鳴振動数による定量評価に用いた。その結果、骨癒合初期でX線上架橋仮骨の形成のみられない時期に鋭敏に共鳴振動数が変化し、この時期の骨癒合評価に有用であった。
AOS-100による頚部骨折の抽出能は、超音波速度が最も優れ、1525m/sec前後が骨折閾値と考えられた。
今後、制作した長管骨弾性診断装置を用い、大腿骨のねじれ振動を生体で測定し、頚部の力学的特性から大腿骨頚部の骨折予知を行えることが可能となった。

報告書

(3件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (19件)

  • [文献書誌] 中土幸男 ほか: "振動応答解析によるヒト大腿骨頚部の力学的特性評価"6. 672-676 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 吉田郁夫 ほか: "ねじれ振動とヒト大腿骨頚部の力学的特性との関係"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 19. 297-301 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中土幸男 ほか: "超音波顕微鏡を用いた皮質骨および骨折部のオン強敵異方性の観察"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 20. 213-217 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 吉田郁夫 ほか: "振動解析用大腿骨有限要素モデルの作成と骨の力学特性評価への応用"医用電子と生体工学. 37. 51-58 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 吉田郁夫 ほか: "振動解析用の大腿骨有限要素法モデルの開発"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 20. 119-122 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 青木大輔 ほか: "超音波顕微鏡による骨組織の力学的特性評価"日本機械学会論文集. (印刷中). (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakatsuchi Y, Arai N, Takaoka K, Yoshida I, Nomura A, Tsuchikane A, Moriizumi T: "Evaluation of mechanical properties of the human femoral neck using the vibrational response method"Osteoporosis Japan. 6. 672-676 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshida I, Nomura A, Nakatsuchi Y, Arai N, Tsuchikane A, Moriizumi T: "Relationship between torsional vibration and mechanical property in the human femoral neck"J Jpn Soci Clin Biomech. 19. 297-301 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakatsuchi Y, Kobayashi M, Nomura A, Yoshida I, Moriizumi T: "Acoustic anisotropy of normal and healing cortical bone."J Jpn Soci Clin Biomech. 20. 213-217 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshida I, Nakatsuchi Y, Kudoh S, Morizumi T, Saitoh Y, Nomura A: "A finite element model of the human femur and its application for evaluation of the mechanical properties of bone."Med Electr Bioeng. 37. 51-58 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshida I, Nomura A, Nakatsuchi Y, Kudoh S, Tsuchikane A, Moriizumi T: "A femoral model of finite element method for modal analysis."J Jpn Soci Clin Biomech. 20. 119-122 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Aoki D, Kobayashi M, Nakatsuchi Y, Inoue M, Satoh H, Yoshida I: "Study on mechanicaproperties of bone tissue using scanning acoustic microscope."J Jpn Mech. (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中土 幸男 ほか: "振動応答解析によるヒト大腿骨頚部の力学的特性評価"Osteoporosis Japan. 6. 672-676 (1998)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 吉田 郁夫 ほか: "ねじれ振動とヒト大腿骨頚部の力学的特性との関係"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 19. 297-301 (1998)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 中土 幸男 ほか: "超音波顕微鏡を用いた皮膚骨および骨折部の音響的異方性観察"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 20. 213-217 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 吉田 郁夫 ほか: "振動解析用大腿骨有限要素モデルの作成と骨の力学特性評価への応用"医用電子と生体工学. 37. 51-58 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 吉田 郁夫 ほか: "振動解析用の大腿骨有限要素モデルの開発"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 20. 119-122 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 青木 大輔 ほか: "超音波顕微鏡による骨組織の力学的特性評価"日本機械学会論文集. (印刷中). (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 吉田郁夫 ほか: "ねじれ振動とヒト大腿骨頚部の力学的特性との関係" 日本臨床バイオメカニズム学会誌. 19. 297-301 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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