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整形外科人工関節手術計画における統計アトラスを用いた関節部応力状態の高速予測

研究課題

研究課題/領域番号 24700452
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 医用生体工学・生体材料学
研究機関山梨大学

研究代表者

鍵山 善之  山梨大学, 総合研究部, 助教 (30506506)

研究協力者 高尾 正樹  
佐藤 嘉伸  
音丸 格  
横田 太  
中西 裕紀  
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2012年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードコンピュータ支援外科 / 有限要素解析 / 統計アトラス / 手術計画 / 人工関節 / 計算機支援外科
研究成果の概要

本研究の目的は,整形外科人工関節手術計画における統計アトラスを用いた関節部応力状態の高速予測である.本研究では,多様な骨とインプラントの位置において商用ソルバによる応力解析を行い,その結果を学習データセットとして応力状態予測アトラスを構築した.20例を学習データセットとした実験の結果,予測値の平均誤差は正解値の20%未満となったことから,有効性を確認できた.また,他の評価基準とのバランス調整を行う手術計画アトラスも構築した.45例での実験の結果,1つ以上の評価値で整形外科医基準の四分位範囲の1.5倍による外れ値を取った計画数は,最適化前16例に対し,最適化後2例となり,充分な性能を確認できた.

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 3件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] 人工股関節全置換術における関節機能に基づく三次元手術計画 自動立案システム“AutoImPlan”2013

    • 著者名/発表者名
      鍵山 善之,音丸 格,高尾 正樹,中本 将彦,菅野 伸彦,多田 幸生,水口 義久,富山 憲幸,佐藤 嘉伸
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 49 ページ: 78-85

    • NAID

      10031140827

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 人工股関節全置換術のための手術計画自動立案システム2013

    • 著者名/発表者名
      多田幸生,鍵山善之,音丸格,横田太
    • 雑誌名

      システム制御情報学会誌

      巻: 57 ページ: 101-107

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 人工股関節自動手術計画システム実用化に向けた関節機能バランスを考慮した最適化と性能評価2014

    • 著者名/発表者名
      鍵山 善之,中西 裕紀,横田 太,高尾 正樹,小川 剛,菅野 伸彦,大竹 義人,伊藤 安海,多田 幸生,佐藤 嘉伸
    • 学会等名
      第23回日本コンピュータ外科学会大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2014-11-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 人工股関節カップの有限要素解析学習データに基づく応力状態予測アトラスの構築2014

    • 著者名/発表者名
      鍵山 善之,尾上 慶次,横田 太,伊藤 安海,佐藤 嘉伸
    • 学会等名
      日本機械学会山梨講演会
    • 発表場所
      山梨大学(山梨県甲府市)
    • 年月日
      2014-10-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 人工股関節手術における骨盤側インプラントカップの応力状態予測アトラス2014

    • 著者名/発表者名
      鍵山 善之,横田 太,高尾 正樹,菅野 伸彦,伊藤 安海,多田 幸生,富山 憲幸,佐藤 嘉伸
    • 学会等名
      第33回日本医用画像工学会大会
    • 発表場所
      東京慈恵会医科大学(東京都)
    • 年月日
      2014-07-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Optimization of surgical planning of total hip arthroplasty based on computational anatomy2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kagiyama, Masaki Takao, Nobuhiko Sugano, Yukio Tada, Noriyuki Tomiyama, Yoshinobu Sato
    • 学会等名
      35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 最大事後確率推定に基づく人工股関節手術計画自動立案システム2013

    • 著者名/発表者名
      鍵山 善之
    • 学会等名
      システム制御情報学会SFA研究分科会第15回研究例会
    • 発表場所
      大阪府大阪市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optimization of surgical planning of total hip arthroplasty based on computational anatomy2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kagiyama, Masaki Takao, Nobuhiko Sugano, Yukio Tada, Noriyuki Tomiyama, Yoshinobu Sato
    • 学会等名
      35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      Osaka International Convention Center (大阪府大阪市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 応力状態を含む人工股関節統計アトラス構築プロジェクトページ

    • URL

      http://www.me.yamanashi.ac.jp/lab/ito/tha/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 応力状態を含む人工股関節統計アトラスモデル構築プロジェクトページ

    • URL

      http://www.me.yamanashi.ac.jp/lab/ito/tha/

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 手術計画自動最適化プロジェクトページ (研究協力者との共同ホームページ)

    • URL

      http://www.image.med.osaka-u.ac.jp/AutoImPlan/

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 応力状態を含む人工股関節統計アトラスモデル構築プロジェクトページ

    • URL

      http://www.me.yamanashi.ac.jp/lab/ito/tha/

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] 手術計画自動最適化プロジェクトページ (研究協力者との共同ホームページ)

    • URL

      http://www.image.med.osaka-u.ac.jp/AutoImPlan/

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2025-11-19  

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