| 研究課題/領域番号 |
18KK0402
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
機械材料・材料力学
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| 研究機関 | 日本大学 (2019-2021)
新潟大学 (2018) |
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研究代表者 |
プラムディタ ジョナス 日本大学, 工学部, 准教授 (50615458)
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| 研究期間 (年度) |
2019 – 2021
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)
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| キーワード | 橈骨遠位端骨折 / 骨折形態 / 実験再現解析 / 衝撃試験 / 手首有限要素モデル / 前腕姿勢 / PMHS / 転倒 / 力学試験 / 個体別有限要素モデル / 材料不均一 / ミーゼス応力 / 多様化 / 有限要素解析 / 動的試験 / 力学パラメータ / 三次元モデル化 / 生体力学 / 動的荷重 / 力学応答 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
転倒による橈骨遠位端（手首）骨折の骨折形態の多様化の発生要因を解明するために，これまでの研究では，手首有限要素（FE）モデルを構築し，これを用いたシミュレーションの結果から荷重条件により橈骨応答が変化する可能性を確認できた．しかし，手首FEモデルの妥当性が確認できていないのは課題である．そこで，外力に対するヒト手首の力学応答と比較するため，米国バージニア大学応用バイオメカニクス研究センター（UVA）において，動的荷重を受けるヒト手首の力学応答を取得し，このデータを用いて手首FEモデルの妥当性を検証する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，橈骨遠位端骨折の骨折形態に及ぼす前腕姿勢の影響を調べるために，米国バージニア大学と共同でヒト前腕を用いた衝撃実験を実施し，手首有限要素モデルによる実験再現解析を実施した．衝撃実験より，転倒時の衝撃を受けた前腕の力学応答を明らかにすることができた．また，臨床で確認された骨折形態を実験で再現することができ，前腕の傾きや転倒方向などの前腕姿勢と骨折形態との関係性を示すことができた．さらに，実験再現解析結果より，橈骨で発生した内部力学パラメータを明らかにすることができ，内部力学パラメータの分布が骨折箇所や骨折形態に大きな影響を与える可能性を示すことができた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は，日本と米国の大学による国際共同研究であり，日本が得意とした人体モデルによる数値解析と米国が得意とした献体による実験を融合したものである．また，工学と医学の連携による分野横断型の研究でもある．その成果として，新たな実験手法とこれによる新たな実験データを獲得することができた．また，同一個体による実験と実験再現解析を実施することができ，解析結果に対する個体差の影響を低減できたと考えられる．本研究の成果は骨折の発生閾値および骨折形態の多様化の発生メカニズムの議論に新たな知見を与えるものだと考えている．将来的に転倒時の骨折を予防・軽減する対策・技術の設計開発につながることを期待している．
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