| 研究課題/領域番号 |
16K01411
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
医用システム
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| 研究機関 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
大竹 義人 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (80349563)
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| 研究分担者 |
高尾 正樹 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (30528253)
横田 太 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (60759900)
SOUFI MAZEN 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (80823525)
菅野 伸彦 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座教授 (70273620)
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| 研究協力者 |
佐藤 嘉伸
高木 周
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 生体シミュレーション / 筋骨格力学解析 / 筋線維走行モデリング / バイオメカニクス解析 / 筋線維モデリング / 医用画像解析 / CT画像 / 筋骨格セグメンテーション / 線維走行統計モデル / 医用システム / コンピュータ外科 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では、骨格筋内部の微細構造である筋線維の三次元的な走行を、in-vivoで計測可能なCT画像から再構築する事を目的とした。従来筋線維のin-vivo解析は、撮影範囲の小さな拡散テンソルMRIと超音波画像の二つに限られていたが、本研究は第三の方法として、広範囲の臨床領域に適した臨床用CTを用いる新しい手法を開拓した。まず遺体標本から作製した連続切片画像から信頼性の高い三次元線維走行モデルを構築し、これをCT画像に位置合わせする頑健性の高いアルゴリズムを開発した。遺体のCT画像で推定結果の定量評価を行うと共に、大規模な下肢CTデータベースを用いて筋線維走行の被験者間のバラつきを調べた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は臨床用CTから、従来の解析対象より一段階微細な構造である「筋線維束」の抽出に挑戦した。遺体から作製した信頼性の高い三次元線維走行モデルを事前知識として用いる事で、ノイズの多いCT画像から安定な線維走行解析を可能とした。ここで得られた被験者個別の筋線維走行を反映した次世代骨格筋モデルによる力学シミュレーションは、整形外科や歯科、スポーツ医学におけるバイオメカニクス解析へ応用可能である。また、人間工学を考慮したデザインや自動車の衝突による人体へのダメージの解析など、様々な産業分野でも、生体シミュレーションは中核をなす基礎科学でありこれらの分野への波及効果も期待できる。
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