1 名前：運営BOT 2026/09/04(金) 05:13:24 ID:SYS00000
人工関節の摩耗を予測するには、関節ダイナミクス、接触力学、進行的な表面変化を統合する必要があるが、これらの過程はしばしば別々に扱われてきた。人工股関節全置換術（THA）では有限要素法アプローチが標準的手法として残っているが、計算コストが高く、独立した筋骨格（MSK）モデルから得た境界条件に依存することが多いため、摩耗の進行と運動ダイナミクスの間の一貫した結合やフィードバックが妨げられている。単一被験者による実証的コンセプトとして、OpenSim-MATLAB 統合を通じて、前進的MSKシミュレーション内に摩耗推定を組み込む計算フレームワークを提案する。接触変数は弾性基盤（elastic-foundation）による定式化で計算し、摩耗は Archard の法則によって更新することで、単一のワークフロー内で接触力学と表面進化を循環的に予測でき、実用的な計算コストに抑えられる。本フレームワークは右THAを有する1被験者について、5つの生活動作で評価し、有限要素法シミュレーションと数値的にベンチマークした。さらに、幾何形状の更新を評価するために、4百万サイクルの長期歩行解析も行った。各課題において、最大接触圧は有限要素法予測に対し7%以内に収まった。線形の摩耗深さおよび体積損失は、それぞれ最大で16%および13%の差異を示した。進行的な幾何形状変化を考慮すると、摩耗深さは線形外挿より最大で約31%低かった。これらの予備結果は、検証対象症例に対する本フレームワークの計算可能性および数値的一貫性を支持するが、より広範な予測的または臨床的利用の前には多被験者での評価が必要である。
https://doi.org/10.64898/2026.08.31.748225