関節に作用する圧縮力や骨内に生じる応力からみた変形性膝関節症の進行要因の解明
| Project/Area Number |
20K11185
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
阿南 雅也 大分大学, 福祉健康科学部, 准教授 (10517080)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田原 大輔 龍谷大学, 先端理工学部, 教授 (20447907)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 変形性膝関節症 / 外部膝関節内転モーメント / 三次元動作解析 / 筋骨格モデル / 圧縮主ひずみ / 有限要素法 / メカニカルストレス / 圧縮力 / 応力 |
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| Outline of Research at the Start |
変形性膝関節症の膝関節に作用する異常なメカニカルストレスの蓄積は，変形性膝関節症を進行させる．一方，我々は軽度変形性膝関節症患者では各関節の協調した動作は可能であるが，下肢の関節運動の変動を減じた動作を行なっていることを明らかにした．よって，下肢の関節運動を変動した戦略により，適切な筋活動のコントロールが困難となり，その結果が関節に作用する圧縮力だけでなく，骨内に生じる応力を軽度変形性膝関節症の段階から生じている可能性がある．そこで，本研究では軽度変形性膝関節症患者の発症および進行に及ぼす筋機能を把握し，これらを改善する運動療法を確立する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず，若年健常者の歩行時の関節モーメント，膝関節周囲筋の筋機能との関連性を検討した．健常若年者を対象にして，運動学的データは3次元動作解析システム，運動力学的データは床反力計を用いて計測した．課題動作として自由歩行（Normal）ならびに荷重反応期の膝関節屈曲角度最大値がNormalよりも10°大きい歩行（MF），10°小さい歩行（LF）を行った．得られたデータから外部膝関節内転モーメントおよび外部膝関節屈曲モーメント，膝関節周囲筋の同時収縮指数を算出した．結果，健常若年者の歩行において膝関節屈曲角度を変化させても膝関節負荷は増大しない可能性が示唆された．
次に，高齢者においてはNormalとMFとの比較を行った．その結果，高齢者のMFにおいて，膝関節接触力を減少させる可能性が示唆された．
そして，変形性膝関節症のメカニズム解明を目指した膝関節周囲における個体別の筋活動度・膝関節反力・膝関節角度の推定とそれらを反映した骨の応力解析手法の確立を目的として，詳細な膝の筋骨格モデルを用いて筋力推定を行い，筋活動度・膝関節反力・膝関節角度を評価した．また，大腿骨と脛骨の有限要素モデルに，推定した筋力と関節反力を荷重条件として与え，圧縮主ひずみ分布を評価した．
その結果，変形性膝関節症患者の膝関節反力は疾患歴のない健常高齢者よりも小さく，疼痛を避ける歩行により関節負荷を減少させている可能性が示唆された．また，ひずみは内側かつ，外縁に集中しており，内側関節裂隙の狭小化などの影響を反映していることが示唆された．以上から，筋骨格解析による筋力推定と骨の有限要素モデルによる応力解析から，変形性膝関節症の特徴と一致した結果が示され，変形性膝関節症患者の膝関節周囲における特異的負荷を評価する筋骨格力学解析手法が確立された．本手法が変形性膝関節症の個体別筋力推定に有用であることが示唆された．
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Report
(4 results)
Research Products
(56 results)
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[Journal Article] Gait analysis of a patient after femoral nerve and malignant soft tissue tumor resections: a case report2024
Author(s)
Kubota Y, Tsubouchi Y, Anan M, Kawano M, Iwasaki T, Itonaga I, Ikeda S, Kataoka M, Tsumura H, Kaku N, Tanaka K
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Journal Title
BMC Musculoskelet Disord
Volume: 25
Issue: 1
Pages: 131-131
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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