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2006 年度 実績報告書

人工関節置換術の骨切削における低温加工システムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 18760092
研究機関東京大学

研究代表者

杉田 直彦  東京大学, 大学院工学系研究科, 助教授 (70372406)

キーワード骨切除 / 人工関節 / 切削温度 / 切削抵抗 / 低エネルギー加工 / 細胞壊死 / 医用工具 / 動的観察
研究概要

骨という特殊な構造を有する材料の切削特性を明らかにすることによって、骨組織損傷を回避する切削抵抗および切削温度にするための加工手法を開発し提案する。また、この方法によって骨再生効果を高めることを目的とする。本年度の研究実績は下記の通り。
1.骨加工における切削温度の基礎データ取得
赤外線熱画像装置を切削部に近接する方法で切削直後の切れ刃表面温度の分布を測定するとともに、被削材内部の切削点近傍に設置した熱電対で被削材内部の温度分布と切削点の温度を測定し、両者の比較から解析を行なった。
2.高倍率観察に基づく骨切除における破壊現象解析
切削抵抗からみた低エネルギー加工を実現するため、骨切除における加工条件や工具形状と骨組織破壊との関係を動的観察により解析した。高倍率の顕微鏡を用いることで、オステオンの破壊挙動と亀裂進展の観点から、(1)切り込み深さと切りくず形態の関係、(2)工具形状と破壊形態の関係、(3)オステオンの破壊挙動を明らかにした。
3.低エネルギー加工に基づく加工法の開発
人工関節置換術における加工具として用いられている鋸刃状のボーンソー、ロボット・サージェリで用いられているエンドミルなどの回転工具に代わる新しい加工方法・加工工具の開発を進めた.これまでの研究で明らかにしてきた骨切削における組織構造に依存した加工メカニズムに基づき、骨の材質や組織構造に立脚した低切削温度・低切削抵抗を実現する加工法を立案・設計した。工具の試作は来年度に行う。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (11件)

  • [雑誌論文] 骨の材質と乾湿による被削特性の相違2007

    • 著者名/発表者名
      杉田直彦, 光石衛
    • 雑誌名

      精密工学会誌 73・3

      ページ: 377-382

  • [雑誌論文] Development of a Medical CAD/CAM System for Orthopedic Surgery2007

    • 著者名/発表者名
      Mitsuishi, M., Sugita, N., Fujiwara, K., Abe, N., Ozaki, T., et al.
    • 雑誌名

      Manufacturing Technology (CIRP Annals.) 56・1(Accepted)

  • [雑誌論文] Toolpath Optimization for a Milling Robot for Minimally Invasive Orthopedic Surgery2007

    • 著者名/発表者名
      Sugita, N., Genma, F., Nakajima, Y., Mitsuishi, M
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2007 IEEE International Conference on Robotics and Automation

      ページ: 2273-2278

  • [雑誌論文] Adaptive Controlled Milling Robot for Orthpedic Surgery2007

    • 著者名/発表者名
      Sugita, N., Genma, F., Nakajima, Y., Mitsuishi, M
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2007 IEEE International Conference on Robotics and Automation

      ページ: 605-610

  • [雑誌論文] Minimally Invasive Orthopedic Surgical System for TKA/UKA Considering the Biomedical Characteristics of the Bone2006

    • 著者名/発表者名
      Mitsuishi, M., Sugita, N
    • 雑誌名

      Workshop on Robotics Based Medicine in 2006 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2006)

  • [雑誌論文] A Study of Biologically Compatible Processes for Joint Replacement Based on Nano-machining2006

    • 著者名/発表者名
      Mitsuishi, M., Sugita, N.
    • 雑誌名

      Proceedings of UT Symposium on NanoBio Integration (NANOBIO-TOKYO 2006)

      ページ: 113-114

  • [雑誌論文] 最小侵襲を特徴とした人工関節置換術ロボット・サージェリ・システムの開発2006

    • 著者名/発表者名
      光石衛, 割澤伸一, 中島義和, 杉田直彦, 松田長親, 阿部信寛, 藤原一夫, 守屋秀繁, 鈴木昌彦, 中島義雄, 他
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会'06講演論文集

      ページ: 1A1-A09

  • [雑誌論文] 冗長軸を用いた軟組織干渉回避機構を特徴とする骨切除ロボットの開発2006

    • 著者名/発表者名
      杉田直彦, 松田長親, 源馬文章, 光石衛, 阿部信寛, 藤原一夫, 尾崎敏文, 鈴木昌彦, 守屋秀繁, 他
    • 雑誌名

      第15回日本コンピュータ外科学会大会論文集

      ページ: 151-152

  • [雑誌論文] ナノ加工に基づく生体適合型人工関節置換術2006

    • 著者名/発表者名
      光石衛, 杉田直彦
    • 雑誌名

      東京大学先端医療開発研究クラスター(第2回)・ナノバイオ・インテグレーション研究拠点合同シンポジウム

      ページ: 52

  • [雑誌論文] 整形外科領域における次世代骨切り支援システムの開発2006

    • 著者名/発表者名
      杉田直彦, 源馬文章, 光石衛
    • 雑誌名

      第6回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会論文集

      ページ: 694-695

  • [雑誌論文] ナノ加工に基づく生体適合型人工関節置換術に関する研究2006

    • 著者名/発表者名
      光石衛, 杉田直彦
    • 雑誌名

      東京大学臨床展開研究シンポジウム

      ページ: 50

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公開日: 2008-05-08   更新日: 2016-04-21  

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