| 研究課題/領域番号 |
10680789
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
医用生体工学・生体材料学
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| 研究機関 | 東京医科歯科大学 |
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研究代表者 |
石田 明允 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (60016540)
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| 研究分担者 |
宗田 大 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (50190864)
宮崎 信次 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助手 (10014284)
福岡 豊 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教授 (30242217)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
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| 研究課題ステータス |
完了 (2000年度)
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| 配分額 *注記 |
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2000年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1999年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1998年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
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| キーワード | 人工膝関節 / 運動解析 / ポーズ推定 / 可動インサート型人工膝関節 / 運動シミュレーション |
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| 研究概要 |
1.人工膝関節の位置と姿勢の推定 脛骨コンポーネントを用いてin vitroでの位置と姿勢の推定精度を以下の方法で確認した。脛骨コンポーネントをプラスチック材に固定し、そのプラスチック材に4個のマーカを埋め込み、8個のマーカを付けた校正用フレームと共にX線写真を撮った。そして先ず脛骨コンポーネント座標系におけるマーカ座標を推定し、実測値と比較した結果、誤差は0.18mm(rms)であった。マーカと脛骨コンポーネントの関係が既知となると、マーカの投影座標から逆にコンポーネントの位置と姿勢を推定できる。4個のマーカを用いてコンポーネントの種々の位置と姿勢を推定し実測値と比較した。その結果、姿勢の誤差は0.2度(rms)、位置の誤差は奥行き方向を除いて0.2mm(rms)であった。したがってマーカを用いてコンポーネントの位置と姿勢を推定する本方式の精度は人工関節の運動解析に十分であると考えられる。
2.可動インサート型人工関節の運動解析 可動インサートを持つ人工膝関節においてインサートの移動を計測する目的で、インサートにマーカを埋め込みインサートの移動距離をX線写真から推定するin vitro実験を行った。その結果、移動距離の推定誤差は0.2mm程度であった。次いで可動インサート型人工関節の動作メカニズムを検証する目的で、人工膝関節の3次元モデルを構築して、固定インサートと可動インサートにおける膝運動をシミュレーションにより比較検討した。その結果、固定型では大腿骨コンポーネントとインサートの接触点は屈曲角が増すにつれ、最初は後方へ移動するが屈曲角60度位からわずかながら前方へ移動する現象が見られた。これに対して可動型では、接触点は屈曲角の増大と共に単調に後方へ移動した。これは健常膝のroll backに対応するもので、固定型に比べてより自然な膝運動が生じていると考えられた。
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