静的・動的応力解析のための人間の骨盤ローディングリグ

Human pelvis loading rig for static and dynamic stress analysis.

• Elisabetta M Zanetti
• Cristina Bignardi
• Alberto L Audenino

抄録

このシステムは、例えば股関節形成術や骨盤固定術のような外科的再建の応力分布と安定性を実験的にテストするために、異なる方向の関節力を加えることを目的として考案されました。この装置は、通常のローディングマシンと連動させることができ、半骨盤の解剖学的構造を維持し、単純に拘束するだけで、すべての生理学的活動のシミュレーションを可能にします。さらに、臼蓋周囲の視覚的なアクセス性も保証されており、これは熱弾性や光弾性応力解析のようなフルフィールド解析を行うために必要不可欠なものです。最初の実験では、荷重-荷降ろしサイクルの再現性が良く（1.2%未満）、ヒステリシスが低く（2.4%未満）、動的挙動が良好（荷重周波数10Hzまで）であることが示されています。

This work is aimed at designing and constructing a loading rig for the synthetic hemi-pelvis; this system has been conceived with the goal of applying differently oriented articular forces in order to experimentally test the stress distribution and the stability of surgical reconstructions like, for example, hip arthroplasty or pelvic fixation. This device can be interfaced with a usual loading machine; it preserves the anatomy of the hemi-pelvis; it is simply constrained and it allows the simulation of all physiologic activities. Moreover, the visual accessibility of the peri-acetabular area has been guaranteed and this is imperative in order to be able to perform full-field analyses like a thermoelastic or photoelastic stress analysis. First experimental trials have shown a good repeatability of loading-unloading cycles (<1.2%), a low hysteresis (<2.4%) and a good dynamic behaviour (up to 10 Hz loading frequencies).