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2020 年度 実施状況報告書

Development of multiscale forward finite element musculoskeletal model for rehabilitation and artificial prosthesis design

研究課題

研究課題/領域番号 20K20162
研究機関東京大学

研究代表者

舒 利明  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (30838206)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワードmusculoskeletal model / ground reaction force / motion capture system / knee joint / biomechanics
研究実績の概要

A bioinspired multi-scale finite element musculoskeletal (FE-MS) model for investigating the individualized biomechanics of humans has been developed.
1. The generic whole body FE-MS model was developed and evaluated with experiments and commercial software (OpenSim, AnyBody).
2. An algorithm for the prediction of ground reaction force was developed and integrated with the FE-MS model. A preliminary evaluation shows state-of-the-art results.
3. An inertial motion capture system has been developed to extract the kinematic information of the subject and used in clinical research.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

The generic whole body finite element musculoskeletal has been finished at the end of 2020. A super prediction accuracy was found compared with commercial musculoskeletal software.
The algorithm for the prediction of ground reaction force has been finished as the application scheduled.
The EMG integrated motor control with a wear motion capture system for musculoskeletal simulation has been partially finished.

今後の研究の推進方策

The motor control mechanism of humans will be further investigated for developing the EMG-synergy integrated motor algorithm. Additionally, the whole body finite element musculoskeletal will be applied to decoding causal motor neuron behavior of humans.

次年度使用額が生じた理由

コロナウイルスの影響により、昨年は旅費の予算が使われませんでした。 昨年の予算から約13万円が残りました。
残り額と2022年度の予算を合併してモーションキャプチャシステム(総額:161万円)を購入するつもりです。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Enhanced In-Silico Polyethylene Wear Simulation of Total Knee Replacements During Daily Activities2020

    • 著者名/発表者名
      Shu Liming、Hashimoto Sho、Sugita Naohiko
    • 雑誌名

      Annals of Biomedical Engineering

      巻: 49 ページ: 322~333

    • DOI

      10.1007/s10439-020-02555-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Systematic review of computational modelling for biomechanics analysis of total knee replacement2020

    • 著者名/発表者名
      Shu Liming、Li Shihao、Sugita Naohiko
    • 雑誌名

      Biosurface and Biotribology

      巻: 6 ページ: 3~11

    • DOI

      10.1049/bsbt.2019.0012

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] How does normal knee works in the gait cycle: A finite element musculoskeletal investigation2020

    • 著者名/発表者名
      L.Shu, J. Yao, and N. Sugita
    • 学会等名
      Global 3DExperience Modeling & Simulation Virtual Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] A Subject-Specific Finite-Element Musculoskeletal Model for Analysis of Lower Limb Biomechanics2020

    • 著者名/発表者名
      Li S., Shu, L., and Sugita, N
    • 学会等名
      The 42nd Annual Meeting of the American Society of Biomechanics
    • 国際学会
  • [学会発表] 下肢バイオメカニクスを解析するための有限要素ベース患者個別筋骨格モデル2020

    • 著者名/発表者名
      李 世豪,舒 利明,姚 江, 杉田 直彦
    • 学会等名
      日本臨床バイオメカニクス学会

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公開日: 2021-12-27  

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