皮膚、軟部組織、骨格を有するダミーによる、変形が褥瘡の悪化に係るメカニズムの解明

使用具有皮肤、软组织和骨骼的假人阐明变形使压疮恶化的机制

• 批准号: 19H04508
• 负责人: 新妻 淳子
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: National Rehabilitation Center for Persons with Disabilities
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H04508/
• 关键词: 皮膚、軟部組織、骨格を備えた、柔らかい臀部ダミー; 剪断力、応力を計測するセンサー; 応力解析用モデル; 人体破壊のメカニズム; 褥瘡リスク評価法の確立; 柔らかい臀部ダミー; 生体組織変形; 剪断応力; 圧縮応力; 褥瘡; 柔かい臀部ダミー; 軟らかい臀部ダミー

骨・軟部組織を模擬したモデル実験を行い、坐骨想定部に負荷されたせん断荷重と、坐骨下の軟部組織想定部におけるせん断力センサの応答が正の相関を示す結果を得た。また、坐骨想定部に圧力を加える実験では、軟部組織想定部の厚みが増加すると坐骨直下の圧力センサの応答が減少することを認めた。さらに実験を進め、応力負荷に対する変形の計測から組織内部に複雑な破壊の力が働くことが推測された。これらの一連の結果は骨・軟部組織を想定した数値シミュレーション結果と、少なくとも定性的な一致をみた。技術面では、センサの加工方法、キャリブレーション方法等の改良を行い進展が見られた。また、人体の模倣レベルを向上させるための技術的検討を行った。その一つとして熱可塑性ポリマーを材料として実寸大サイズの人体臀部の軟部組織モデルを作製する方法と加工条件を確立した。さらに、熱耐性をもつ実寸大サイズの坐骨モデルを3次元プリンターによって作製した。熱可塑性樹脂でできている軟部組織モデルに組み込むことが可能となった。文頭に記した臀部ダミーとは独立に、ゴム素材の積層による、柔らかさの異なる簡易な3次元ダミー試作も行った。組織の厚みは変えずに構造を変えることで、組織の硬さを調節できることが判り、人体で障害を受けた組織の状態を簡便に反映させ得る次世代型臀部ダミーの設計指針を得ることができた。以上、本研究によって、軟部組織の厚みを変える、軟部組織の硬さを変える等、諸条件の変化により、せん断力応答が異なることが推測された。実際の脊損者の褥瘡好発部位は、軟部組織の減少、瘢痕組織による硬度の増加、筋肉組織の薄化がみられるが、モデル実験にてこの状況に生体外部、内部からの力をうけたせん断力が働き、組織破壊や、褥瘡の発生と重篤化を促すことを解析する一助となることが判った。加えて、人体の模倣レベルをより高度化させるための様々な技術が得られた。

进行了模型实验以模拟骨骼和软组织，结果显示出施加到坐骨骨上的剪切载荷与降低骨骼在软组织中的剪切力传感器的响应之间的正相关。此外，在将压力施加到坐骨骨上的实验中，观察到，增加软组织骨骼部分的厚度会减少坐骨骨正下方压力传感器的响应。进行了进一步的实验，据估计，复杂的断裂力是通过针对应力负荷的变形测量​​来在组织内部起作用的。这些系列的结果至少在定性上与假定骨骼和软组织的数值模拟结果一致。就技术方面而言，在传感器处理方法，校准方法等方面进行了改进。此外，还进行了技术考虑以提高人体模仿水平。这些方法和加工条件之一已经建立了，用于生产使用热塑性聚合物作为材料的真实尺寸的人臀部的软组织模型。此外，使用3D打印机制造了全尺寸尺寸的耐热疗法模型。现在可以将其掺入由热塑性树脂制成的软组织模型中。除了句子开头提到的臀部假人外，我们还使用层压橡胶材料制作了一个简单的3D虚拟原型，具有不同的柔软度。通过更改结构而不改变组织的厚度，发现组织硬度可以调节，我们能够获得下一代臀部假人的设计指南，这些指南可以轻松反映已损坏人体的组织状况。这项研究估计，由于各种条件的变化，剪切力反应有所不同，例如改变软组织的厚度和软组织的硬度。软组织中脊柱损伤中俯卧的压力性溃疡的实际面积减少，由于疤痕组织而增加硬度和肌肉组织变薄。模型实验表明，应用于这种情况的剪切力在从体外和内部施加力的行为有效，这可以帮助分析组织破坏以及压力溃疡的发育和严重程度。此外，已经获得了各种技术，以进一步提高人体的模仿水平。

项目成果

せん断力を計測するためのウェアラブルセンサの開発

开发可穿戴传感器来测量剪切力

• 发表时间: 2022
• 作者: 大塚弘文;卜楠;新妻 淳子;外山 滋
• 通讯作者: 外山 滋

Stress Analysis Under Ischium for Preventing Deep Tissue Injury - Effect of Applying Viscoelastic Element -

坐骨下的应力分析以防止深层组织损伤 - 应用粘弹性元件的效果 -

• 发表时间: 2020
• 作者: Takuto Washizuka;Akihiko Hanafusa;Tsuyoshi Nakayama;Jyunko Niitsuma;and Atsuko Mitsumoto
• 通讯作者: and Atsuko Mitsumoto

褥瘡予防評価システムの開発－臀部ダミーモデルによる生体内部応力解析評価－

开发压疮预防评估系统 - 使用臀部假人模型分析和评估体内压力 -

• 发表时间: 2022
• 作者: 大塚弘文;卜楠;新妻 淳子;外山 滋;髙木梨奈，花房昭彦，Shahrol Mohamaddan，髙木基樹，中山剛，新妻淳子，三ツ本敦子，外山滋，高嶋孝倫;髙木梨奈，花房昭彦，Shahrol Mohamaddan，髙木基樹，中山剛，新妻淳子，三ツ本敦子，外山滋，高嶋孝倫
• 通讯作者: 髙木梨奈，花房昭彦，Shahrol Mohamaddan，髙木基樹，中山剛，新妻淳子，三ツ本敦子，外山滋，高嶋孝倫

褥瘡予防評価システムの開発―臀部生体内解析評価モデルによる異なる座面環境上での応用評価―.

开发压疮预防评估系统 - 使用臀部体内分析评估模型对不同座位环境进行应用评估。

• 发表时间: 2019
• 作者: 鷲塚拓仁;花房昭彦;中山剛;新妻淳子;三ツ本敦子.
• 通讯作者: 三ツ本敦子.

褥瘡予防評価システム－簡易坐骨モデルによる圧縮・せん断荷重の解析評価－

压疮预防评估系统 - 使用简单坐骨模型对压缩和剪切载荷进行分析和评估 -

• 发表时间: 2022
• 作者: 大塚弘文;卜楠;新妻 淳子;外山 滋;髙木梨奈，花房昭彦，Shahrol Mohamaddan，髙木基樹，中山剛，新妻淳子，三ツ本敦子，外山滋，高嶋孝倫
• 通讯作者: 髙木梨奈，花房昭彦，Shahrol Mohamaddan，髙木基樹，中山剛，新妻淳子，三ツ本敦子，外山滋，高嶋孝倫