研究課題
若手研究(A)
人工膝関節置換術後の運動予測を目的とし、筋骨格・人工関節統合モデルを構築した。運動中の筋・靭帯の張力が計算できると同時に、人工関節のコンポーネント間の接触面積や応力分布についても計算が可能となった。モデルによるシミュレーション結果と人工関節を実際に装着した被験者の計測結果とを比較することで、妥当性を検証した。また、有限要素解析に基づいて、運動に関わる人工関節の形状パラメータの因子を抽出し、形状を設計する手法を提案した。さらに、人工関節を装着すると運動がどのように変化するのかを術前にシミュレーションするために、被験者の膝関節の制御の仕組みを関節の粘弾性として推定する手法を開発した。
本研究成果は、患者個人の特徴に合わせた人工関節の設計論の基盤技術であり、超高齢社会において重要となるquality of lifeの向上に寄与する。同時に、個人の身体の力学パラメータの推定技術や、体の動かし方の特徴を粘弾性として抽出し運動の予測に用いる技術は、術前の予測シミュレーションだけでなく、スポーツのトレーニングやロボットの制御にも応用できるものである。さらに、本研究で用いた有限要素解析と筋骨格モデルの統合技術は、柔らかい材料の有限要素解析と硬い材料の力学計算の統合計算ともみなすことができ、これは近年注目されているソフトロボットの運動解析や制御にも応用できる技術である。
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すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 備考 (3件)
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