股関節整形手術シミュレーションシステムにおける力学解析および安定性評価

髋关节骨科手术模拟系统力学分析及稳定性评估

基本信息

批准号：
08780341
负责人：
周欣欣
金额：
$ 0.64万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は股関節整形手術シミュレーション・システムに関する研究である.本研究の目的は3次元画像から力学解析を行い,手術シミュレーション後の大腿骨に掛かる荷重及び応力を計算する(評価)ことである1)力学解析機能をシステムに導入した.従来のシステムでは,接触面積で術後の安定性評価を行っていたが,より正確な評価機能として,大腿骨の3次元画像を用いて力学解析を行い,応力-荷重分布を大腿骨の安定性評価基準に導入した.臨床では,応力の計算は医師が2次元画像から,経験により3次元の形を計算して行っている.そこで,この過程を計算機で実現し,可視化した.応力の計算手順として,まず,3次元画像から自動的に大腿骨頭の中心を抽出した.そして,ボクセル画像のデジタルデータから連続空間での大腿骨と骨盤の接触面積を計算した.次に3次元デジタル画像から大腿骨の寸法を求め,荷重を計算した.接触面積と荷重を利用して応力を求めた.ここで2種類の方法を用いて応力を求めた。最後に力学解析を行った結果を表示した.(2)実用的な新しい機能を開発した.臨床では人工股関節置換手術が良く行われるが、それに対応するために人工骨の自動設計システムの構築を試みた。実用化における問題点を究明し,臨床に必要な実用的な機能を開発した.(3)マンマシンインタフェースの改善を行ったネットワークを介して手術シミュレーションを行うことを提案した。ここでJavaや、VRML言語を用いることにより、wwwブラウザがあればプラットホームにもよらずに手術シミュレーションを実現することを可能にした。ここではデータのやり取りを容易に行えるシステムを実現した。

本研究是关于髋关节骨科手术模拟系统。本研究的目的是从三维图像进行力学分析，计算（评估）手术模拟后施加在股骨上的负载和应力1）模拟力学分析功能在传统系统中，术后稳定性是根据接触面积来评估的，但作为更准确的评估功能，使用股骨的三维图像进行力学分析，并引入应力负载分布进行评估。股骨稳定性评价标准。在临床实践中，力计算是由医生根据 2D 图像计算 3D 形状来进行的，因此，我们在计算机上实现了这一过程并将其可视化。为了计算应力，我们首先从 3D 图像计算 3D 形状的中心。股骨头被自动取出。根据 3D 数字图像的数字数据计算股骨和骨盆在连续空间中的接触面积。接下来，根据 3D 数字图像确定股骨的尺寸，并计算负载。使用以下公式计算应力：使用两种方法来确定应力。最后，我们展示了力学分析的结果。（2）我们开发了新的实用功能。在临床实践中，经常进行髋关节置换手术，为了应对这种情况，我们创建了自动人工骨设计系统I。尝试过。我们研究了实际应用中的问题，并开发了临床实践所需的实用功能（3）我们建议通过具有改进的人机界面的网络进行手术模拟。通过使用Java和VRML语言，无论使用什么平台，只要有www浏览器，就可以进行手术模拟。在这里，我们创建了一个可以轻松进行数据交换的系统。