| 研究概要 |
交通事故,転倒など各種事故において脳外傷の発生メカニズムを解明し,それに基づく設計基準を制定することが,安全社会を構築する上で重要である.致命的な脳損傷は頭部が打撃を受け回転運動した際に,複雑な形状を有する脳が,大脳鎌のような頭蓋内構造物に拘束され生じるひずみ集中により生じると考えられる.
本研究では脳深部まで視認可能で,かつ,実脳形状を忠実に再現した透明な脳部と,その変形挙動を外部から計測可能とする透明な頭蓋骨部で構成される頭部の物理モデルを,CT・MR画像より画像処理および精密加工技術を利用して構築する.さらに,ハイスピードカメラにより計測される脳断面のランダムパターンをデジタル画像相関法により処理し,脳深部のひずみ分布を可視化することを目的とした.
まず,頭部CTおよびMR画像より構築した三次元CADモデルを利用して,頭部の物理モデルを構築した.頭蓋骨部は,アクリル注型により透明度の高いモデルを構築した.脳に関しては,脳溝等の複雑形状を有する3次元CADモデルを構築し,透明シリコンゲルと黒色シリコンゲルの複層構造とすることにより,脳深部任意断面の可視化を可能とした.これにより本モデルは(1)透明度の高い実頭蓋内形状および脳形状を有し,(2)脳の回転運動を拘束する頭蓋内の膜類(大脳鎌,小脳テント)(3)頭蓋と脳の間隙をみたす脳脊髄液を有しており,脳外傷に関わる主要な解剖学的構造を有している.また,デジタル画像相関法によるひずみ分布計測システムを開発し,脳深部のせん断ひずみ計測を実施した.その結果脳深部の脳梁もしくは脳幹のような解剖学的に狭小な領域にひずみ集中が発生し,形状構造因子によるひずみ集中が脳深部損傷の重要なファクターであることを明らかにした.
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