私たちの医療を助けるコンピュータシミュレーション

骨は環境によって変形する

子どもの顔は必ずしも両親の顔を足して2で割ったものになるとは限りません。なぜなら、骨には力の加わり方によって形を変える機能が備わっており、育った環境によって形に違いが生じるためです。このため、目・鼻・口などのパーツの位置や個数は共通していても、骨の形によって決まる輪郭はその子特有のものになるのです。機械工学の世界で開発されたコンピュータシミュレーションを使うと、骨の運動や骨に加わる力の分布を解析することができます。こうした研究を通じて、整形外科疾患に対して患者さん一人ひとりにあわせたテーラーメイド（オーダーメイド）の診断治療の実現が期待されます。

顎関節症の診断を正確に

骨や関節の異常を原因とする疾患のひとつに顎関節症があります。人間が口を開けるときは、耳の近くにある顎関節が回転しながら前に動きます。しかし顎関節症の患者さんは回転する途中で、がくんと関節が外れるような動きをします。そこで頭蓋骨と下顎骨の運動をモーションキャプチャと呼ばれる技術で計測し、コンピュータ画面上で再現したところ、患者さんと健康な人では顎関節の軌跡や速度のピークに違いがあることがわかりました。顎運動に関してこのような数値的な根拠があれば、より正確で客観的な診断ができます。

医師の判断を助けるシミュレーション

コンピュータシミュレーションは手術方法を考えるときにも応用可能です。たとえば側弯（そくわん）症という背骨が曲がってしまう疾患は、神経や内臓に悪影響を及ぼすことがあるため、症状が深刻な場合にはスクリューなどの金属部品を背骨に埋め込む手術をします。しかし、その手術はとても大きなものとなるため、できるだけ簡便化する技術が求められています。側弯症に対しても、コンピュータシミュレーションや3Dプリンターで作成した模型を使うことにより、固定方法やスクリューを埋め込む場所の工夫などの新しい手術方法を考えることができ、実際に患者さんを手術する前に「お試し」することも可能となるのです。

※夢ナビ講義は各講師の見解にもとづく講義内容としてご理解ください。

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先生情報 / 大学情報

信州大学繊維学部機械・ロボット学科バイオエンジニアリングコース教授小関道彦先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

機械工学、生体医工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

医療に携わる事柄を勉強するためには医学部に行かなければいけないと思っているかもしれません。しかし私は、大学で機械工学を学び、今は繊維学部という耳慣れない名前の学部に所属しながら、医学部の先生と共同で整形外科手術を改善するための研究に取り組んでいます。
機械工学の知識を使って医療器具を開発する、コンピュータシミュレーションを使って骨の形を解析するなど、医療では意外な分野の知識が必要になることも多いのです。ぜひ、これまで以上に視野を広げて、あなた自身の夢がかなえられるよう勉強に励んでください。

先生への質問

先生の学問へのきっかけは？
先輩たちはどんな仕事に携わっているの？

信州大学に関心を持ったあなたは

信州大学は、人文・教育・経法・理学・医学・工学・農学・繊維の8学部からなり、すべての学部に大学院が設置されています。教員は約1千人、在学生数は約1万1千人で、世界各国からの留学生約400人も意欲的に学んでいます。
松本、長野、上田、伊那に位置するいずれのキャンパスも、美しい山々に囲まれ、恵まれた自然のもと、勉学にも、人間形成の場としても、またスポーツを楽しむにも最適の環境にあります。さらに、地域との連携がきわめて良好であり、地域に根ざした大学としての特色も発揮しています。