有限要素法を用いた骨盤輪骨折に対する包括的な固定法評価

• 研究課題/領域番号: 23K15743
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分56020:整形外科学関連
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 小田 孔明 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (10751836)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2025年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 有限要素解析 / 骨盤骨折 / 有限要素法

研究開始時の研究の概要

高齢者率の増加を背景に骨脆弱性骨盤輪骨折の発生率が増加している。骨盤骨折の手術にはスクリュー固定、プレート固定、脊椎インストゥルメンテーションを骨盤のみに使用する場合、脊椎インストルメンテーションを腰椎から骨盤に使用する場合などを含み、そのバリエーションは非常に多い。また、「骨盤輪骨折」の病態も多彩である。複数の手術手技を複数の病態で比較することは臨床では非常に困難であるが、コンピューターを用いたシミュレーションでは同一検体での比較が可能である。本研究は実臨床でみられる骨盤輪骨折網羅的に想定し、現在考案されている手術手技を有限要素法で検討し、各手術手技の有用性を整理する。

研究実績の概要

本研究では「骨盤輪骨折に対して過不足ない固定力を得る手術方法が何であるか」をしめす。腰椎から骨盤までを含むモデルを作成し、有限要素法を用いて各手術方法の固定力を明らかにする予定であり、モデル作成は骨粗鬆症ではないモデルと骨粗鬆症を有するモデルの2つを作成する予定である。
当教室に寄付講座をもちナビゲーション研究、インプラント開発などで交流のある帝人ナカシマの技術スタッフにそれぞれ相談、助言を仰ぎ有限要素法に使用するソフト (PrePoMax ) の操作に関する情報を集めた。解析に使用できるデータの形式や実際の解析手法を確認し、準備をおこなった。さらに整形外科学、災害外科学など骨軟骨靭帯関節などの研究発表が行われている学会に赴き、最近の研究の動向を調査した。
3Dモデル作成ソフトがインストールされていたPCが古くなっていたため、解析に長時間を要する状況であった。そのため 3D モデル作成ソフト (Mimics 17.0, 3 matic 9.0, Materialise )をPCの移動を行った。
現在骨粗鬆症を有さない腰椎から骨盤ｎモデルの作成中である。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

健常者モデルを作成するためＣＴのＤＩＣＯＭデータから３Dモデルの作成する工程で時間を要している。具体的にはＤＩＣＯＭデータより３Ｄモデルを作成をすすめデータ量が多くなるとＰＣの動作が停止してしまう状況が発生している。現在この問題の解決にとりくんでいる。

今後の研究の推進方策

３Ｄモデル作成でＰＣの動作の問題を克服する。その後３Ｄモデル作成を完了した後は、靭帯や椎間板、関節などを作成する。その後、各損傷をモデル化し有限要素解析を行う。