骨粗鬆症治療のための患者別全骨格力学解析手法の開発研究

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18360058
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 金沢大学
• 研究代表者: 坂本 二郎 金沢大学, 機械工学系, 教授 (20205769)
• 研究分担者: 笠原 禎也 金沢大学, 総合メディア基盤センター, 准教授 (50243051)
• 連携研究者: 川原 範夫 金沢大学, 附属病院, 准教授 (70214674) ; 日垣 秀彦 九州産業大学, 工学部, 教授 (00238263)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 機械材料・材料力学 / 生物・生体工学 / バイオメカニクス / 医療・福祉 / シミュレーション工学

研究概要

本研究では, 骨粗鬆症の患者ごとの全骨格に対する力学解析モデルを医療画像から作成して骨強度解析を行い骨粗鬆症の診断と治療に有効活用できる方法の開発を行った. 患者の姿勢を反映した筋骨格モデルを作成して関節に作用する負荷条件を求め, その条件下で対応する骨格の有限要素解析を行い, 骨に発生する応力を求める方法を確立した. 骨粗鬆症性の脊椎圧迫骨折により脊柱が後弯した患者の力学解析に開発した解析手法を適用し, その有効性を確認した.

研究成果

• [雑誌論文] Mechanical evaluation by patient-specific finite element analyses demonstrates therapeutic effects for osteoporotic vertebrae (2009)
  • 著者名/発表者名: Tawara D, Sakamoto J, Murakami H, Kawahara N, Oda J, Tomita K.
  • 雑誌名: Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] 脊椎圧迫骨折による後弯を考慮した脊柱の筋骨格力学解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂本二郎, 村上英樹, 川原範夫, 富田勝郎
  • 雑誌名: 日本臨床バイオメカニクス学会誌 29巻 ページ: 293-297
  • 査読あり
• [雑誌論文] 骨粗鬆症性椎体における薬物療法の力学的効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 村上英樹, 川原範夫, 坂本二郎, 桜井佑輔, 田原大輔, 尾田十八, 富田勝郎
  • 雑誌名: Osteoporosis Japan 16巻2号 ページ: 287-292
  • 査読あり
• [雑誌論文] ビスフォスフォネート3年内服による骨粗鬆症性脊椎の骨強度改善-有限要素解析による検討- (2008)
  • 著者名/発表者名: 村上英樹, 川原範夫, 桜井佑輔, 坂本二郎, 田原大輔, 尾田十八, 富田勝郎
  • 雑誌名: Osteoporosis Japan 16巻1号 ページ: 37-39
  • 査読あり
• [雑誌論文] 多様なアクセス制限に対応した自然科学データベースシステムの開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高田良宏, 笠原禎也, 毛利信浩, 松平拓也
  • 雑誌名: 学術情報処理研究 11巻 ページ: 50-59
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finite-element analysis on closing-opening correction osteotomy for angular kyphosis of osteoporotic vertebral fractures (2007)
  • 著者名/発表者名: Hato T, Kawahara N, Tomita K, Murakami H, Akamaru T, Tawara D, Sakamoto J, Oda J, Tanaka S
  • 雑誌名: Journal of Orthopaedic Science Vol.12 ページ: 354-60
  • 査読あり
• [雑誌論文] ビスフォスフォネートが骨粗鬆症性脊椎の骨強度に及ぼす効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 村上英樹, 川原範夫, 桜井佑輔, 坂本二郎, 田原大輔, 富田勝郎
  • 雑誌名: Osteoporosis Japan 15巻2号 ページ: 223-225
  • 査読あり
• [雑誌論文] CT 情報に基づいた人体腸骨の材料特性を反映した商用腰部モデルの生体忠実度の改良に関する研究 (2006)
  • 著者名/発表者名: 高鐵雄, 鴻巣敦宏, 坂本二郎, 雪田幸宏
  • 雑誌名: 自動車技術会論文集 37巻5号 ページ: 173-178
  • 査読あり
• [学会発表] 脊椎圧迫骨折による姿勢変化が隣接脊椎に及ぼす力学的影響の検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福井悠, 坂本二郎, 村上英樹, 川原範夫, 富田勝郎, 日垣秀彦
  • 学会等名: 日本機械学会北陸信越支部第46期総会・講演会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2009-03-07
• [学会発表] Biomechanical Analysis of Infuence of Spinal Fixation on Intervertebral Joint Force by Using Musculoskeletal Model (2008)
  • 著者名/発表者名: Fukui H, Sakamoto J, Murakami H, Kawahara N, Oda J, Tomita K, Higaki H.
  • 学会等名: 13^<th>International Conference on Biomedical Engineering
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2008-12-05
• [学会発表] Musculoskeletal Analysis of Spine with Kyphosis Due to Compression Fracture of an Osteoporotic Vertebra (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto J, Nakada Y, Murakami H, Kawahara N, Oda J, Tomita K, Higaki H.
  • 学会等名: 13^<th> International 13th International 13^<th> International Conference on Biomedical Engineering
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2008-12-05
• [学会発表] 脊椎固定術が脊椎負荷に与える影響の筋骨格シミュレーションによる力学的評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 福井悠, 坂本二郎, 村上英樹, 川原範夫, 富田勝郎
  • 学会等名: 第35回日本臨床バイオメカニクス学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-11-14
• [学会発表] 脊椎圧迫骨折による後弯変形が隣接椎体に与える影響の力学的評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂本二郎, 村上英樹, 川原範夫, 富田勝郎
  • 学会等名: 第35回日本臨床バイオメカニクス学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-11-14
• [学会発表] 脊椎固定手術が脊椎負荷に与える影響の筋骨格モデルによる力学解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 福井悠, 坂本二郎, 村上英樹, 川原範夫, 富田勝郎
  • 学会等名: 日本機械学会第19回バイオフロンティア講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-09-24
• [学会発表] Rapid Individual Modeling of Bone by Mesh Matching with FFD Used Optimization Technique (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto J, Takeda N
  • 学会等名: The 5^<th>The 5^<th> China-Japan-Korea Joint Symposium on Optimization of Structural and Mechanical Systems
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2008-06-18
• [学会発表] 既存椎体骨折が隣接椎体におよぼす力学的影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 村上英樹, 川原範夫, 桜井佑輔, 水尾大志, 坂本二郎, 岡本義之, 富田勝郎
  • 学会等名: 第10回日本骨粗鬆症学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-05-12
• [学会発表] FFD(Free-Form Deformation)を用いたメッシュマッチングによる骨モデリング手法の開発とその応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 武田直也, 坂本二郎
  • 学会等名: 日本機械学会第20回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-01-25
• [学会発表] 脊椎圧迫骨折によって後湾した脊椎の筋骨格モデルを用いた力学解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中田泰, 坂本二郎, 村上英樹, 川原範夫, 尾田十八, 富田勝郎
  • 学会等名: 日本機械学会第20回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-01-25
• [学会発表] 脊椎圧迫骨折による後湾変形が隣接椎体に与える影響について (2008)
  • 著者名/発表者名: 桜井佑輔, 坂本二郎, 村上英樹, 川原範夫, 尾田十八, 富田勝郎
  • 学会等名: 日本機械学会第20回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-01-25
• [学会発表] 脊椎圧迫骨折により後湾した脊椎の筋骨格力学解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中田泰, 坂本二郎, 村上英樹, 川原範夫, 尾田十八, 富田勝郎
  • 学会等名: 日本機械学会第20回計算力学講演会
  • 発表場所: 京田 辺市
  • 年月日: 2007-11-27
• [学会発表] イメージベース力学解析による脊椎における骨粗鬆症治療効果の検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 坂本二郎, 桜井佑輔, 田原大輔, 村上英樹, 川原範夫, 尾田十八, 富田勝郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会医用画像研究会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2007-11-16
• [学会発表] 骨粗鬆症治療効果の脊椎圧迫骨折解析による検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 桜井佑輔, 田原大輔, 坂本二郎, 村上英樹, 川原範夫, 尾田十八, 富田勝郎
  • 学会等名: 日本機械学会北陸信越支部第44 期総会・講演会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2007-03-08
• [学会発表] メッシュマッチングによる個体別骨モデリング手法の開発 (2006)
  • 著者名/発表者名: 武田直也, 坂本二郎
  • 学会等名: 日本機械学会第17回バイオフロンティア講演会
  • 発表場所: 上田
  • 年月日: 2006-11-12
• [学会発表] 胸腰部筋骨格モデルを用いた腰椎負荷の計算 (2006)
  • 著者名/発表者名: 田原大輔, 坂本二郎, 中田泰, 村上英樹, 川原範夫, 尾田十八,富田勝郎
  • 学会等名: 日本機械学会ジョイント・シンポジウム2006スポーツ工学シンポジウム/シンポジウム : ヒューマン・ダイナミクス
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2006-11-10
• [学会発表] Rapid Individual Modeling of Bone by Mesh Matching Method Used Optimization Technique (2006)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto J, Takeda N.
  • 学会等名: The 4th China-Japan-Korea Joint Symposium on Optimization of Structural and Mechanical Systems
  • 発表場所: Kunming, China
  • 年月日: 2006-11-08
• [学会発表] Mechanical Evaluation of Therapeutic Effect for Osteoporosis Vertebra by Using Patient-Specific Finite Element Analysis (2006)
  • 著者名/発表者名: Tawara D, Sakamoto J, Murakami H, Kawahara N, Oda J, Tomita K.
  • 学会等名: 5th World Congress of Biomechanics
  • 発表場所: Munich, Germany
  • 年月日: 2006-08-01