整形外科教室

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基礎研究グループ

バイオメカニクス

研究室主任 名倉 武雄
概要

研究室では3次元動作解析装置による運動器疾患・外傷の動作解析、未固定屍体標本による運動器外傷・手術の生体力学的解析などを行っています。大学院生・チーフレジデントによる学位研究を中心に、10-15のプロジェクトが進行中です。

研究室主任

名倉 武雄 Takeo Nagura

特任准教授
卒業年度1992年
留学1999年 - 2001年 スタンフォード大学工学部(アメリカ)
実績紹介

Point Cluster 法による膝3次元運動解析

大腿・下腿に多数のマーカー(Cluster)を使用することで光学式動作解析装置により大腿骨・脛骨の3次元運動を計測することが可能な手法です。X線透視などで計測することができないスポーツ動作・リハビリ動作における膝関節運動計測に応用することができます。

スポーツ動作における下肢関節負荷・キネマティクスの解析

様々なスポーツ動作における下肢の関節負荷・運動を計測することで、スポーツ障害のリスク評価やパフォーマンス向上をサポートすることが目的です。
毎年、医学部4年生の自主学習プロジェクトで数多くの研究を遂行しています。

歩行解析による運動器疾患の動的評価

様々な運動器疾患により体幹・関節に変形を来すと、歩行状態が変化します。歩行時の体幹位置や下肢関節負荷の変化は、臨床的な指標となります。X線などの静的な評価では明らかとならない様々な病態や、装具などの治療効果を定量的にみることができます。

FEMによる関節内応力推定

CT,MRIなどの医用画像から取得した形状データをもとに、骨・関節内の応力分布を計算することができます。骨折・靭帯損傷などのシミュレーションが可能です。

手内筋の機能解析

複数の筋・腱を任意の力で牽引するシミュレータにより、複雑な手内筋の機能を再現することができます。手内筋の作用により、指運動の軌跡が変化し指先がより遠くへ到達することが明らかになりました。

業績(カッコ内はインパクトファクター)

Bessho Y, Nakamura T, Nagura T, Nishiwaki M, Sato K, Toyama Y. Effect of volar angulation of extra-articular distal radius fractures on distal radioulnar joint stability: a biomechanical study. Journal of Hand Surgery European volume (JHS Eur) 40: 775-782, 2015

Nishiwaki M, Welsh M, Gammon B, Ferreira L, Johnson J, King G. Effect of Volarly Angulated Distal Radius Fractures on Forearm Rotation and Distal Radioulnar Joint Kinematics. Journal of Hand Surgery American volume (JHS Am) 40: 2236-2242, 2015

Nishiwaki M, Welsh M, Gammon B, Ferreira L, Johnson J, King G. Volar Subluxation of the Ulnar Head in Dorsal Translation Deformities of Distal Radius Fractures: An In-Vitro Biomechanical Study. Journal of Orthopaedic Trauma 29: 295-300, 2015

Hasegawa T, Otani T, Takeda K, Matsumoto H, Harato K, Toyama Y, Nagura T. Anterior Cruciate Ligament Reconstruction Does Not Fully Restore Normal 3D Knee Kinematics at 12 Months During Walking and Walk-pivoting - A Longitudinal Gait Analysis Study. Journal of Applied Biomechanics 31: 330-339, 2015

Ito K, Hosoda K, Shimizu M, Ikemoto S, Kume S, Nagura T, Imanishi N, Aiso S, Jinzaki M, Ogihara N. Direct assessment of 3D foot bone kinematics using biplanar X-ray fluoroscopy and an automatic model registration method. Foot and Ankle International 10: 20, 2015

Ayaki M, Nagura T, Toyama Y, Negishi K, Tsubota K. Motor function benefits of visual restoration measured in age-related cataract and simulated patients: Case-control and clinical experimental studies. Scientific Reports 30: 14595, 2015

Harato K, Niki Y, Kudo Y, Sakurai A, Nagura T, Hasegawa T, Masumoto K, Otani T. Effect of unstable meniscal injury on three-dimensional knee kinematics during gait in anterior cruciate ligament-deficient patients. Knee, 2015

Takeda K, Hasegawa T, Kiriyama Y, Matsumoto H, Otani T, Toyama Y, Nagura T. Kinematic motion of the anterior cruciate ligament deficient knee during functionally high and low demanding tasks. Journal of Biomechanics, 47: 2526-2530, 2014. (2.716)

Nishiwaki M, Welsh M, Gammon B, Ferreira LM, Johnson JA, King GJ. Distal radioulnar joint kinematics in simulated dorsally angulated distal radius fractures. Journal of Hand Surgery American volume 39: 656-663, 2014

Kiriyama Y, Watanabe K, Matsumoto M, Toyama Y, Nagura T. Quantification of the spatial strain distribution of scoliosis using a thin-plate spline method. Journal of Biomechanics 47: 302-307, 2014

Fukano M, Kuroyanagi Y, Fukubayashi T, Banks S. Three-dimensional kinematics of the talocrural and subtalar joints during drop landing. Journal of Applied Biomechanics 30: 160-165, 2014

Kiriyama Y, Matsumoto H, Toyama Y, Nagura T. A miniature tension sensor to measure surgical suture tension of deformable musculoskeletal tissues during joint motion. Journal of Engineering in Medicine. 228: 140-148, 2014. (.519)

Tanikawa H, Matsumoto H, Harato K, Kiriyama Y, Suda Y, Toyama Y, Nagura T. Female recreational athletes demonstrate different knee biomechanics from male counterparts during jumping rope and turning activities. Journal of Orthopaedic Science, 19:104-111, 2014. (0.96)

Willing RT, Nishiwaki M, Johnson JA, King GJ, Athwal GS. Evaluation of a computational model to predict elbow range of motion. Computer Aided Surgery 19: 57-63, 2014

Matsumura N, Ogawa K, Kobayashi S, Oki S, Watanabe A, Ikegami H, Toyama Y. Morphological features of humeral head and glenoid version in the normal glenohumeral joint. J Shoulder Elbow Surg. 23, 11, 1724-30, 2014. (2.365)

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