2004 Fiscal Year Annual Research Report

骨強度を正確に評価し骨関節系難病の治療効果を実用的に評価する方法の確立

Research Project

Project/Area Number	15659349
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	山本愛一郎東京大学, 医学部附属病院, 助手 (90359612)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	大西五三男東京大学, 医学部附属病院, 講師 (70311628) 中村耕三東京大学, 医学部附属病院, 教授 (60126133) 村上元昭東京大学, 医学部附属病院, 助手
Keywords	骨粗鬆症 / 骨欠損 / 有限要素法 / 大腿骨頚部骨折 / 骨強度 / 脊椎骨折
Research Abstract	東京大学整形外科が開発している骨強度評価用有限要素ソフトウエアの改良・精確性の検証を継続し行っている。ヒトと同じ材料特性があると考えられているビーグル犬の大腿骨を使用した実証実験によりソフトウエアの精確性の検証を行った。今年度、ヒト椎体骨に対する精確性を検証するために、東京大学医学部倫理委員会、各診療科、および患者遺族の承認のもとに、収集した椎体の凍結標本を使用した実証実験を行った。骨標本をキャリブレーションファントムとともにCT装置を用いて撮像し、画像データをコンピュータに転送し、3次元有限要素モデルを作成した。骨標本を荷重試験機によって椎体軸方向に荷重負荷し、骨に貼付した歪ゲージから荷重値に対応した歪を求め、骨破断強度も求めた。骨折後の椎体に対して、マイクロCTを撮影し骨折部位の詳細を検証した。一方、椎体有限要素モデルに荷重負荷(圧縮実験で行った条件と合わせた)し、解析モデル上で応力と歪、骨折危険領域を計算した。骨折危険領域が表示される最小荷重を求め、骨強度を求めた。椎体表面に貼付した歪みゲージと解析モデル上の位置は、椎体を3次元骨表面計測器(VOXCELAN、Hanano engneering)にて撮像したデータと解析モデルを、3次元・3次元の重ね合わせの手法により対応させた。各標本の解析データと、実験データを比較し,強度解析法の精度を検証した。結果は、最小主ひずみ、骨折荷重は、r=0.9程度と高い相関を得ることができた。骨折部位も予測可能であった。これは、2004年の50th Annual meeting of Orthopaedic Research societyで報告を行った。