| Project/Area Number |
20K12606
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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 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | International University of Health and Welfare |
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Principal Investigator |
中村 俊康 国際医療福祉大学, 医学部, 教授 (70265859)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
多田 充徳 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究チーム長 (70392628)
名倉 武雄 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (90306746)
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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 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | バイオメカニクス / 母指CM関節 / 関節固定術 / 関節形成術 / 指先軌跡 / 指先出力 / 軌跡 |
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| Outline of Research at the Start |
ヒトの母指運動は他の霊長類や類人猿をはるかに超える可動域と指先出力を有し，握りや対向指とのつまみが可能となる．母指の多彩な運動性を可能とするために母指の根本にあるCM関節には他指と比較して多大な負荷が加わり，高頻度に関節症を生じる．現在，母指CM関節症の有効な外科的治療としてCM関節固定術（以下関節固定術）と吊り上げ形成術（suspension arthroplasty：以下関節形成術）があるが，それぞれに利点と欠点があり，優劣がついていない．そこで本研究では未固定屍体標本母指を用いて，運動軌跡の変化および指先の発生する力をそれぞれの手術前後に計測，評価し，生体工学的にどちらが優れているかを明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトの母指運動は他の霊長類や類人猿と比較して大きな可動域と指先出力を有する．ヒトの母指運動と特徴としては母指の対立運動が可能になったことが挙げられ，この運動に伴いヒトでは母指を他４指と対立させることができ，物体の把持や握り動作，つまみ運動などが可能となった．母指の多彩な運動を可能とするために，母指の根本に存在するCM関節は他指と比較して多方向の関節運動が可能となった一方，母指CM関節には他指と比較して高頻度に変形性関節症を生じる．母指CM関節症に対する代表的な外科的治療にはCM関節固定術（以下関節固定術）と吊り上げ関節形成術（suspension arthroplasty：以下関節形成術）があるが，その優劣はついていない．そこで本研究では未固定屍体標本を用いて，正常母指CM関節周囲の筋腱の挙動を変化させることで母指の運動がどのように変化するのかを計測した上で，同指に関節固定術と関節形成術を施行し，同様の計測を行い，母指運動がどのように変化するのか，さらに関節固定術と関節形成術のどちらの術式が優れているのかを明らかにすることを目的とした．令和2年度には未固定屍体標本の解剖を行い，母指外在筋並びに内在筋の起始・停止および筋腱の走行を詳細に計測し，既存のサーボモータ付き筋腱駆動装置の設定を行った．令和3年度には正常母指運動の計測と指先軌跡の解析を行い，さらに母指CM関節を鋼線で固定し（関節固定モデル），指先軌跡の解析を施行した．正常軌跡と関節固定術後の指先軌跡を比較した結果，関節固定術モデルでは正常母指の軌跡と比較して指先軌跡の最大面積が70%程度喪失することが分かった．令和4年度はコロナ禍による慶應義塾大学バイオメカニクス研究室への入室制限に伴い，関節形成術の予備実験にとどまった．令和5年度にはコロナによる入室規制が解除されたため，母指関節形成術の指先運動軌跡の計測を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ禍により慶應義塾大学バイオメカニクス研究室への立ち入り制限が令和3年から4年にかけて引かれたため，未固定屍体標本の入手が困難になったこと，ロシアによるウクライナ侵攻によりヨーロッパからの手術機材の入手がおくれたことなどからやや遅れが認められた．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度にすべての計測実験が終了し，令和6年度にデータ解析を終了し，研究終了となる予定である．具体的には3D-CTデータから骨モデルを作成し，この骨モデルにコンピュータ上で計測データ通りにシミュレーションし，正常母指，関節固定術モデル，関節形成術モデルの比較解析を行う．
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