人工関節骨組織間の応力伝達様式の最適設計と固定法評価基準の構築

• 研究課題/領域番号: 20560086
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 北里大学
• 研究代表者: 馬渕 清資 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (70118842)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2010年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2009年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2008年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 生体工学 / 人工関節 / セメントレス固定 / 定常荷重 / 力学応答 / 超弾性 / 骨肥厚 / 固定法 / 残留応力 / プレスフイット / 大腿部痛 / 有限要素法 / von Mises相当応力 / 近位プレート

研究概要

人工股関節ステム表面の応力が,骨にどのような影響を与えるかという問題は,長期に渡る緩みの予防,および,術後の大腿部痛の発生原因の推定と関連して重要である.本研究では,実験動物の大腿骨に形状記憶合金のピンを挿入することにより髄腔内から定常荷重を加える方法を考案し,定常荷重を受けた骨組織に生じる変化を調べた.6週間の経過観察の結果,荷重を加えたピンの表面と骨の間の界面においては,骨の降伏応力に近い応力に曝されているにも関わらず,数週間にわたって,変化がほとんど見られなかった.一方,皮質骨の外側では,髄腔内に高い応力あると,その影響により,骨肥厚が発生し得ることがわかった.

研究成果

• [雑誌論文] 人工膝関節ポリエチレンインサートの圧縮強度基準 (2010)
  • 著者名/発表者名: 馬渕清資, 酒井利奈, 占部憲
  • 雑誌名: 臨床バイオメカニクス 31 ページ: 207-212
  • NAID: 10027911570
  • 査読あり
• [雑誌論文] 転子間プレート固定を施した人工股関節ステムの接触圧力の測定と有限要素解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾畑幸代, 酒井利奈, 馬渕清資
  • 雑誌名: 臨床バイオメカニクス 31 ページ: 277-282
  • NAID: 10027911679
  • 査読あり
• [雑誌論文] 人工股関節ステムのセメントレス固定における術中骨折の発生条件 (2010)
  • 著者名/発表者名: 酒井利奈, 高橋亮子, 馬渕清資, 高平尚伸, 糸満盛憲
  • 雑誌名: 臨床バイオメカニクス 31 ページ: 271-276
  • NAID: 10027911669
  • 査読あり
• [雑誌論文] 人工膝関節ポリエチレンインサートの圧縮強度基準 (2010)
  • 著者名/発表者名: 馬渕清資, 酒井利奈, 占部憲
  • 雑誌名: 臨床バイオメカニクス 巻: 31 ページ: 207-212
  • NAID: 10027911570
  • 査読あり
• [雑誌論文] 人工股関節ステムのセメントレス固定における術中骨折の発生条件 (2010)
  • 著者名/発表者名: 酒井利奈, 高橋亮子, 馬渕清資, 高平尚伸, 糸満盛憲
  • 雑誌名: 臨床バイオメカニクス 巻: 31 ページ: 271-276
  • NAID: 10027911669
  • 査読あり
• [雑誌論文] 転子間プレート固定を施した入工股関節ステムの接触圧力の測定と有限要素解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾畑幸代, 酒井利奈, 馬渕清資
  • 雑誌名: 臨床バイオメカニクス 巻: 31 ページ: 277-282
  • 査読あり
• [雑誌論文] マイクロモーションとvon Mises応力によって評価したAI-Hip cementless stem有限要素モデルの初期固定性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 酒井利奈, 佐藤祐輔, 糸満盛憲, 馬渕清資
  • 雑誌名: バイオメカニズム学会誌 33(1) ページ: 71-77
  • 査読あり
• [雑誌論文] 軸旋型人工股関節ステムのプレート部における微可動の有用性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 酒井利奈, 小川直, 尾畑幸代, 糸満盛憲, 前澤伯彦, 馬渕清資
  • 雑誌名: 日本生体医工学会誌 47(5) ページ: 417-422
  • NAID: 10031199700
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有限要素解析による人工股関節ステムのフランジモデルとカラーモデルの応力分布の比較 (2009)
  • 著者名/発表者名: 酒井利奈, 小川直樹, 糸満盛憲, 尾畑幸代, 菊池康博, 馬渕清資
  • 雑誌名: 臨床バイオメカニクス 30 ページ: 287-292
  • NAID: 10026981834
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finite element analysis of the effect of proximal interlocking on primary fixation of the Intra-Medullary Cruciate stem. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakai R, Sato K, Itoman M, Mabuchi K
  • 雑誌名: J Orthopaedic Science 14(1) ページ: 85-95
  • NAID: 10025353637
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hyperlipidemia and hyperinsulinemia in the spontaneous osteoarthritis mouse model, STR/Ort. (2009)
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Urabe K, Naruse K, Ujihira M, Ogawa Z, Mabuchi K, Itoman M
  • 雑誌名: Experimental Animals 58 ページ: 181-187
  • NAID: 10024838420
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有限要素解析による人工股関節ステムのフランジモデルとカラーモデルの応力分布の比較. (2009)
  • 著者名/発表者名: 酒井利奈, 小川直樹, 糸満盛憲, 尾畑幸代, 菊池康博, 馬渕清資
  • 雑誌名: 臨床バイオメカニクス 30 ページ: 287-292
  • NAID: 10026981834
  • 査読あり
• [雑誌論文] 人工関節に使用されている超高分子量ポリエチレンの圧縮強度. (2009)
  • 著者名/発表者名: 川嵜康雄, 酒井利奈, 馬渕清資
  • 雑誌名: 日本人工関節学会誌 39 ページ: 298-299
• [雑誌論文] Morphologic differences of the distal femur between Caucasian and Japanese women. (2008)
  • 著者名/発表者名: Urabe K, Mahoney OM, Mabuchi K, Itoman M
  • 雑誌名: J Orthopaedic Surgery 16(3) ページ: 312-315
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有限要素法によって評価したAi HipCementless Stemの初期固定性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 酒井利奈, 佐藤祐輔, 糸満盛憲, 馬渕清資
  • 雑誌名: 日本臨床バイオメカニクス学会誌 29 ページ: 337-341
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有限要素法によって評価した人工股関節ステム初期固定性に対する近位横止めピンの効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 酒井利奈, 佐藤祐輔, 糸満盛憲, 馬渕清資
  • 雑誌名: バイオメカニクス学会誌 32(2) ページ: 98-105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotational stability based on displacements obtained by simulation and measurement when torsion loading is applied to hip stems. (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakai R, Iwama A, Itoman M, Mabuchi K
  • 雑誌名: J Orthopaedic Science 13(3) ページ: 248-254
  • NAID: 10024139640
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotational stability based on displacements obtained by simulation and measurement when torsion loading is applied to hip stems (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakai R, Iwama A, Itoman M, Mabuchi K
  • 雑誌名: Journal of Orthopaedic Science 13 ページ: 248-254
  • NAID: 10024139640
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有限要素法によって評価した人工股関節ステム初期固定性に対する近位横止めピンの効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 酒井利奈, 佐藤祐輔, 糸満盛憲, 馬渕清資
  • 雑誌名: バイオメカニクス学会誌 32 ページ: 98-105
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有限要素法によって評価したAi Hip Cementless stemの初期固定性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 酒井利奈, 佐藤祐輔, 糸満盛憲, 馬渕清資
  • 雑誌名: 日本臨床バイオメカニクス学会誌 29 ページ: 337-341
  • 査読あり
• [学会発表] 人工股関節の流体潤滑性能に及ぼす加工精度の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 馬渕清資, 平木祐哉, 酒井利奈, 田中健誠, 中川博央
  • 学会等名: 第41回日本人工関節学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-02-26
• [学会発表] せん断ひずみを基準とした人工膝関節ポリエチレンインサートの塑性設計 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中健誠, 酒井利奈, 占部憲, 川崎康雄, 馬渕清資
  • 学会等名: 第41回日本人工関節学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-02-26
• [学会発表] 人工股関節の流体潤滑性能に及ぼす加工精度の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 馬渕清資
  • 学会等名: 第41回日本人工関節学会
  • 発表場所: グランドプリンスホテル赤坂(東京)
  • 年月日: 2011-02-26
• [学会発表] 硬い材料同士の摩擦面を有する人工股関節の加工精度と流体潤滑性能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平木祐哉, 中川博央, 田中健誠, 酒井利奈, 西浦淳, 馬渕清資
  • 学会等名: 第23回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2011-01-09
• [学会発表] 人工股関節ステムのセメントレス固定における打ち込み力の推定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森田とわ, 菊地亜紀, 高平尚伸, 酒井利奈, 馬渕清資
  • 学会等名: 第23回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2011-01-09
• [学会発表] 全人工股関節置換術後のDuetto SI stem周囲における骨密度と応力の測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中健誠, 酒井利奈, 山本豪明, 倉鍵侑一郎, 馬渕清資
  • 学会等名: 第23回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2011-01-09
• [学会発表] インプラント界面に残留する定常荷重の骨組織への影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 馬渕清資, 薬師神宏, 酒井利奈, 内田健太郎, 成瀬康治
  • 学会等名: 日本臨床バイオメカニクス学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] インプラント界面に残留する定常荷重の骨組織への影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 馬渕清資
  • 学会等名: 日本臨床バイオメカニクス学会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都)
  • 年月日: 2010-11-01
• [学会発表] 金属同士を摩擦面とした人工股関節の潤滑特性に及ぼす形状パラメータの影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 馬渕清資, 平木祐哉, 田中健誠, 酒井利奈, 西浦淳, 中川博央
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] 金属同士を摩擦面とした人工股関節の潤滑特性に及ぼす形状パラメータの影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 馬渕清資
  • 学会等名: 日本機械学会 2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学(名古屋)
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] 工学者の立場からみた人工股関節形成術 (2010)
  • 著者名/発表者名: 馬渕清資
  • 学会等名: 平成22年度関東地区整形外科勤務医会総会
  • 発表場所: 大日本製薬会議室(東京)
  • 年月日: 2010-06-19
• [学会発表] 有限要素法によって評価したステム近位部のフランジの有用性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 酒井利奈, 小川直, 尾畑幸代, 糸満盛憲, 馬渕清資
  • 学会等名: 第39回日本人工関節学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-02-14
• [学会発表] Failure criterion of ultra-high molecular weight polyethylene at high-stress contact in a total knee prosthesis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Mabuchi K, Kawasaki Y, Sakai R
  • 学会等名: World Tribology Congress 2009
  • 発表場所: Kyoto
• [学会発表] 医工の接点としての人工関節 (2008)
  • 著者名/発表者名: 馬渕清資
  • 学会等名: 第57回東海関節外科研究会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2008-11-22
• [学会発表] Primary fixation of finite element model of IMC stem evaluated by micro motion. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ogawa N, Sakai R, Sato K, Obata S, Itoman M, Mabuchi K
  • 学会等名: The 21st Ann. Congrs. Int. Soc. for Technology in Arthroplasty
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2008-10-02
• [学会発表] Primary fixation of finite element model of IMC stem evaluated by micro motion. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ogawa N, Sakai R, Sato K, Obata S, Itoman M, Mabuchi K
  • 学会等名: The 21st Ann Cong International Society of Technology A
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2008-10-01
• [図書] 第3部バイオメカニクス・生体材料研究§17人工関節のバイオメカニクス研究の歩みと展望.編著大西啓靖,我が国の人工関節の研究開発,臨床応用の歩みと21 世紀の展望 大阪 (2008)
  • 著者名/発表者名: 馬渕清資(分担), 他29名
  • 出版者: 大西啓靖記念人工関節研究センター発行
• [図書] 我が国の人工関節の研究開発, 臨床応用の歩みと21世紀の展望第3部バイオメカニクス・生体材料研究§17人工関節のバイオメカニクス研究の歩みと展望. (2008)
  • 著者名/発表者名: 馬渕清資(分担), 他29名
  • 総ページ数: 417
  • 出版者: 大西啓靖記念人工関節研究センター
• [備考]
  • URL: http://www.ahs.kitasato-u.ac.jp/~seitai/Lab1015.htm
• [備考]
  • URL: http://www.ahs.kitasato-u.ac.jp/~seitai/Lab1015.htm