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Kinematic changes associated with severity and symptoms of knee osteoarthritis

Research Project

Project/Area Number 20K19411
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionKansai Medical University (2022-2023)
Kobe University (2020-2021)

Principal Investigator

YAMAGATA Momoko  関西医科大学, リハビリテーション学部, 助教 (50848223)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
KeywordsKnee osteoarthritis / 変形性膝関節症 / 筋骨格モデル / 歩行 / 関節負荷 / 筋活動
Outline of Research at the Start

変形性膝関節症(膝OA)における筋の同時収縮は,疾患の進行を予測する有用な指標となりうる.本研究は,関節構造変化の少ない超早期から重度の膝OA患者を対象に,複数筋の同時収縮の程度や同時収縮が動作に与える影響などの筋動態の特徴を評価する.各重症度における筋動態の特徴が,それぞれの症状や生活習慣と関連するかを明らかにし,さらに,その特徴が実際に将来の進行を予測できるかを示すことを本研究の目的とした.本研究が進捗すれば,進行予防や症状改善,生活の質向上に向けて,筋動態の特徴に合わせた新たな運動療法を提供できることが期待される.

Outline of Final Research Achievements

Patients with knee osteoarthritis (knee OA) that would lead to future surgery used compensatory gait patterns to prevent a large loading of the knee joint during gait, whereas a detailed evaluation revealed that the mechanical loading was concentrated and sustained on a localized area of the knee joint during gait. In addition, as we explored sensitive indices related to early cartilage degeneration in healthy older adults and patients with early knee OA, cartilage degeneration was correlated with the distribution, not the amount, of mechanical loading on the knee joint. Specifically, participants with a medial shift of knee joint compression forces during gait exhibited more severe cartilage degeneration. Further research such as longitudinal studies would be needed to show the usefulness of the index.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

変形性膝関節症(膝OA)は日常生活で膝関節へ繰り返しかかる力学的負荷によって進行する疾患であり、この力学的負荷を詳細に評価することは予防的・治療的な観点から重要である。従来の方法に加え、本研究では筋骨格モデルによって膝関節の力学的負荷をより詳細に評価した。その結果、従来の指標よりも力学的負荷の移動量や内側偏移が将来の手術リスクや早期の軟骨変性をより捉えられる可能性を明らかにした。これまで検出が困難であった早期膝OA患者においてもこの指標が有用である可能性が示され、今後、関節構造変化の少ない段階での早期のOA検出や適切な治療法確立に有益な指標となることが期待される。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Influence of lower-limb muscle inactivation on medial and lateral knee contact forces during walking2022

    • Author(s)
      Momoko Yamagata, Hiroshige Tateuchi, Akihiro Asayama, Noriaki Ichihashi
    • Journal Title

      Medical Engineering and Physics

      Volume: 108 Pages: 103889-103889

    • DOI

      10.1016/j.medengphy.2022.103889

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The effects of knee pain on knee contact force and external knee adduction moment in patients with knee osteoarthritis2021

    • Author(s)
      Yamagata Momoko、Taniguchi Masashi、Tateuchi Hiroshige、Kobayashi Masashi、Ichihashi Noriaki
    • Journal Title

      Journal of Biomechanics

      Volume: 123 Pages: 110538-110538

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2021.110538

    • NAID

      120007115795

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Application of the musculoskeletal model to patients with knee osteoarthritis (OA)2023

    • Author(s)
      Yamagata Momoko
    • Organizer
      International Society of Electrophysiology and Kinesiology (ISEK) around the world
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 変形性膝関節症患者における膝関節圧縮力と将来の手術リスクとの関連:筋骨格シミュレーションによる検証2023

    • Author(s)
      山縣桃子,谷口匡史,建内宏重,本村芳樹,小林政史,市橋則明
    • Organizer
      第11回運動器理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] クラシックバレエ動作における股関節接触力の定量化;筋骨格系モデリングシミュレーションによる推定2023

    • Author(s)
      浮貝春菜,建内宏重,山縣桃子,市橋則明
    • Organizer
      第11回運動器理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 歩行時の矢状面上の体幹傾斜が腰椎圧縮負荷に及ぼす影響-筋骨格モデルを用いた予備的研究-2023

    • Author(s)
      本村芳樹,建内宏重,山縣桃子,宮川直之,市橋則明
    • Organizer
      第11回運動器理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 変形性膝関節症患者における外部膝関節内反モーメントおよび膝関節圧縮力と10年間の機能障害進行との関連:筋骨格シミュレーションによる検証2022

    • Author(s)
      山縣桃子,谷口匡史,建内宏重,本村芳樹,小林政史,市橋則明
    • Organizer
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 歩行時の下肢の筋張力低下が膝関節の圧縮力に与える影響:筋骨格モデルを用いたシミュレーション解析2021

    • Author(s)
      山縣桃子, 建内宏重, 浅山章大, 市橋則明
    • Organizer
      日本運動器理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 段差昇降中の下肢筋活動の低下が膝 関節内側・外側コンパートメントにかかる圧縮力に与える影響:筋骨格モデルを 用いたシミュレーション解析2021

    • Author(s)
      山縣桃子, 建内宏重, 浅山章大, 市橋則明
    • Organizer
      日本臨床バイオメカニクス学会学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ストライドとケ イデンスの変化が股関節間力に与える影響-筋骨格モデルを用いた推定-2021

    • Author(s)
      奥村輝石, 建内宏重, 太田恵, 山縣桃子, 佐々木彩乃, 藤原花恋, 市橋則明
    • Organizer
      日本運動器理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 股関節周囲筋の筋張力低下モデルにおけるスクワット動作時の股関節間力の変化2021

    • Author(s)
      建内宏重, 山縣桃子, 浅山章大, 市橋則明
    • Organizer
      日本臨床バイオメカニクス学会学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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