| Project/Area Number |
20K11407
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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 59020:Sports sciences-related
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| Research Institution | Hiroshima International University |
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Principal Investigator |
加藤 茂幸 広島国際大学, 総合リハビリテーション学部, 教授 (20368715)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 前十字靭帯 / 有限要素法 / 膝関節 / スポーツ / 再受傷 / 予防 / 前十字靱帯 / 再断裂 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究はスポーツ動作解析と3次元膝関節モデルと組み合わせて、健常者と膝前十字靱帯再建者の膝関節内のストレス状況を比較する。スポーツ選手の動作解析を反映させたシミュレーションを実施することで再受傷（2度目の損傷）へつながる要因を特定する。どの方向へ動かすとストレスが増え、どの方向へ動かすと膝へのストレスが減少するのかを可視化する。高いストレスが生じる動き（不良な動的下肢アライメント）を特定し、ストレスの少ない良好な動的下肢アライメントへ導く。
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| Outline of Annual Research Achievements |
膝前十字靱帯（ACL）損傷はスポーツ活動中に発生する重大な外傷のひとつである。ACLを損傷した選手が再びスポーツ活動を行うためには、ACL再建術を受け、リハビリテーションを経てスポーツ復帰する。しかしながら、スポーツへ復帰した選手のACL再受傷（2度目の損傷：Secondary injury）率は低くない。ACL再建術を受けリハビリテーションを経てスポーツ復帰した選手が再び受傷することは避けなければならない。よって、ACL再受傷（2度目の損傷）の予防策を講じる必要がある。本研究では、再受傷が生じる原因をスポーツ動作解析と3次元膝関節モデルを組み合わせて分析し、動作中の関節内の靭帯へのストレス状況を可視化することを目的とする。これまでの年度においてはノンコンタクト損傷が生じる動作のひとつであるジャンプ着地動作の解析を進めた。両脚着地動作では、ACL再建後スポーツ復帰を果たしている選手において、動作時の関節角度と床反力および着地タイミングに非対称性を認めたことからACL再受傷（2度目の損傷）のリスクになると考えられた。片脚着地動作では、有限要素モデルを用い動作時にACLや半月板等へ生じる負荷を算出し可視化した結果、ジャンプ着地の膝関節の外反と回旋が大きな例では靭帯と半月板への応力が高くなる傾向にあった。
当該年度は、急激な荷重が膝関節へ加わった時、脛骨後方傾斜角が存在することによって、大腿骨は後方へ滑り、相対的に脛骨は前方移動し、前十字靭帯へ生じる負荷をシミュレーションで検証した。荷重と共に大腿骨は外旋方向へ回旋し、大腿骨外側が後方へ移動した。相対的に脛骨は内旋し、この挙動は前十字靱帯に負荷が加わる動きであった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
やや遅れた理由としては研究協力者の都合などが影響したためである。
本研究では、膝前十字靱帯（ACL）損傷後スポーツ復帰した選手に再受傷が生じる原因をスポーツ動作解析と3次元膝関節モデルを組み合わせて分析し、動作中の関節内の靭帯へのストレス状況を可視化することを目的としている。そして、健常膝モデルとACL再建膝モデルを比較することで靭帯へ加わるストレスの差異を明確にし、2度目の損傷（Secondary injury）の原因解明へとつなげる。
現在までにノンコンタクト損傷が生じる動作のひとつであるジャンプ着地動作の解析を進め、両脚着地動作と片脚着地動作について解析を進め、動作解析データを反映させたコンピュータシミュレーションを実行し、3次元有限要素モデルにて動作時にACLや半月板等へ生じる負荷を算出し可視化した。現在、ACL再建膝の3次元有限要素モデルを構築しており、健常膝モデルとACL再建膝モデルを比較することでその差異を検討している。今後、具体的な予防策の考案へつなげる予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度と同様、次年度においてもモデルの構築および解析を実施するうえで工学的専門家（岡山県工業技術センター）の助言を得ながら進めてゆく。また、Zoomなどのオンライン会議ツールを活用し、助言を受ける回数を増やす。
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