山梨医科大学紀要 第9巻，069-075(1992)
股関節の力学解析
井手隆俊、天野力郎
日本人の標準体型をもとに股関節の標準モデルをコンピュータ上に再現し、川井の「剛体ーバネモデル」による応力解析を行なった。さらに臼蓋形成不全を伴なう二次性変股症99関節と正常16関節の合計105関節の応力解析を行なった。
標準体型モデルにおける解析の結果、股関節における最大応力値は体重の0.031倍/mm、実際に荷重を受け止める関節面の広さは解剖学的関節面の65.7%であった。またCE角の減少に従って最大応力値、骨頭合力共に増大するものの、骨頭合力は最大応力値の変化ほど鋭敏でないことを知った。
臨床例の結果では、日整会病期分類の前関節症や初期の症例において、最大応力値は正常の約２倍となり、進行期と末期では正常の約1.5倍であった。またCE角と最大応力値の関係は標準体型モデルにおける解析の結果とほば同様であったが、症例によるばらつきが大きかった。
以上の結果から、RBSMを用いた力学解析は股関節の力学的特微を的確に把握することが可能であり、変股症の病態解明と進行の予測に有用であると考えられた。
キーワード：股関節、応力解析、剛体ーバネモデル、変形性股関節症
Stress Analysis of the Hip
Takatoshi IDE and Rikio AMANO
The computer simulation model of the hip for stress analysis was made with the Japanese standard physical constitution, and the estimation of the stress distribution on the standard model was performed by the computer simulation using Kawai's Rigid Body Spring Model (RBSM). Total l05 clinical cases of secondly osteoarthritis with acetabular hypoplasia including 16 normal hips were also analyzed with RBSM.
The result of the analysis on the standard hip model was that a maximum compressive stress was estimated at 0.031/mm times of the body weight, and an actual weight bearing area was calculated as 62.1% of the possible contact area on the hip joint. The maximum compressive stress and the resultant force were decreased with changes of the center-edge angle, but the change of resultant force according to the center-edge angle was not sensitive, compared with a maximum stress.
In clinical cases, the maximum stress was estimated as two times, compared with the Normal hip in the pre-arthrosis and early stage of osteoarthritis criteria by Japanese 0rthopedics Association, and l.5 times in the Progressive and terminal stage. The correlation between the Maximum stress and the center-edge angle in clinical cases was almost same manner as in the standard hip model, but the estimated maximum stress was scattered among cases.
It was concluded that the stress analysis utilizing RBSM was possible to estimate the biomechanical behavior of the hip precisely. Therefore, it is useful to predict the prognosis, and to make clear the osteoalrthritis of the hip biomechanically.
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