2020 年度実施状況報告書

6軸力学試験機によるアジア系人種の屍体脊椎多椎の変形挙動解析

研究課題

研究課題/領域番号	20K04362
研究機関	三重大学
研究代表者	加藤貴也三重大学, 地域イノベーション学研究科, 准教授 (40422878)
研究分担者	馬場創太郎三重大学, 工学研究科, 助教 (10839674)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	バイオメカニクス
研究実績の概要	2020年度は、三重大学での動物屍体脊椎を用いたプレ試験を基に、コンケン大学の既存の力学試験機（インストロン社製）におけるヒト屍体脊椎単椎間の単純および複合負荷試験方法を確立させる計画であった。しかし、新型コロナウィルスの感染拡大による三重大学における研究活動の制限、さらには国際的な移動の制限により海外渡航が不可能になったためコンケン大学での実験が実施できず、大幅な計画の遅れが生じた。その中で、予定通り動ひずみアンプ等を導入し、三重大学の脊椎用6軸力学試験を用いて、動物屍体の多椎間（最大5椎間）の正常，損傷，インプラント装着など各種モデルに対する力学試験における椎間板内圧の測定を試みた。今回のプレ試験によって、動物屍体腰椎の最大5椎間を用いた前後、左右の屈曲運動の力学試験（曲げ試験）を行い、それに伴う各椎間の変形挙動を計測することができた。加えて、動ひずみアンプを含めた圧力センターや歪の計測のシステムは問題無いことが確認できたが、センサーの設置方法や力学試験機の制御などについての課題も洗い出された。今後は、取得されたデータを分析および既存データとの比較し、試験方法の検証を引き続き行いコンケン大学でのヒト屍体腰椎を用いた多椎間試験に向けて準備を進める。数値シミュレーションについては、導入したANSYSを用いて正常FSUの圧縮試験における椎体および椎間板の内部応力の推定に取り組んだ。椎間板に非弾性の特性を組み込んだ独自のアプローチによる推定、実験データとの比較が行えた。今後も圧縮試験を中心に、曲げ試験やインプラント装着モデル、多椎間モデルなどへの展開を進めていく。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 4: 遅れている理由 2020年度は、三重大学での動物屍体脊椎を用いたプレ試験を基に、コンケン大学の既存の力学試験機（インストロン社製）におけるヒト屍体脊椎単椎間の単純および複合負荷試験方法を確立させる計画であった。しかし、新型コロナウィルスの感染拡大による三重大学における研究活動の制限、さらには国際的な移動の制限により海外渡航が不可能になったためコンケン大学での実験が実施できず、大幅な計画の遅れが生じた。また、新型コロナウィルス感染拡大は、三重大学での実験に必要な動物屍体脊椎の入手にも影響が生じた。供給いただいている業者の活動の制限等から、十分な試験体の入手が難しい状況となり、その結果、予定していた実験モデルの試験体を製作しての実験ができなかった。さらに、研究計画の遅れによって、想定していた成果が得られず、学会などにおける研究発表には至っていない。加えて、学会などもオンライン開催に変更になった関係で、計上していた旅費などの関連経費は計画通りに執行することができなかった。
今後の研究の推進方策	国内における研究活動については、多少の制限はあるものの実験等の研究活動を実施できる。国際的な移動を含む活動については不透明ではあるが、動物多椎間脊椎を用いたプレ実験をできる限り推進し、多椎間脊椎の各椎間の変形挙動、椎間板内圧、インプラントのひずみを系統的に計測できる実験方法を確立させ、コンケン大学でのヒト屍体を用いた実験に向けて準備を進める。それに関連して、動物屍体試験体の入手に関する課題は、新しい供給業者を検討中であり、実験に必要な十分な試験体の確保に努める。タイのコンケン大学で行うヒト屍体を用いた実験については、コンケン大学の共同研究者と適宜連絡を取り合い最新の状況を確認しているが、上述したように新型コロナウィルス感染拡大による海外渡航の制限の状況が未だ不透明であり、現状では関連する実験計画が立てられない。しかしながら、本研究においてタイでのヒト屍体を用いた実験は極めて重要な内容になるため、現状では他の実施内容に置き換える等ではなく、可能な範囲で関連する予算は繰り越し、研究期間の延長も視野に入れ、国際情勢に合わせて研究計画を再考する予定である。
次年度使用額が生じた理由	新型コロナウィルスの感染拡大の影響により、海外（タイのコンケン大学）での実験を行うことが出来なかったため、関係する備品の購入や旅費などの執行ができなかった。（使用計画）可能な範囲で繰り越しを行い、海外渡航が可能になったら実施する。また、新型コロナウィルスの感染拡大の影響で、三重大学での実験の計画が遅れたことに加え、動物屍体実験で使用する試験体が入手が難しくなり、実験消耗品なども含め、当初の計画よりも予算執行できていない。（使用計画）2021年度に行う同様の実験に使用する予定である。