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Ultrasound image classification of knee osteoarthritis according to meniscal dynamics during walking and establishment of rehabilitation method

Research Project

Project/Area Number 21K11191
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

Nakashima Yuko  広島大学, 病院(医), 講師 (70457258)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石川 正和  香川大学, 医学部, 教授 (60372158)
石井 陽介  広島大学, 医系科学研究科(保), 助教 (70908227)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 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 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords超音波検査 / 内側半月板逸脱 / 変形性膝関節症 / リハビリテーション / 歩行動作解析 / 超音波 / 半月板逸脱
Outline of Research at the Start

変形性膝関節症の進行は、健康寿命を短くする大きな原因の1つであり、その発症及び進行には関節内の内側半月板の逸脱が重要な因子と言われているが、本来関節内で動く半月板の歩行時の動態は明らかでない。本研究では、歩行時の半月板の逸脱動態をエコーで撮影し、三次元動作解析と組み合わせることで歩行動作と半月板逸脱の関係を評価し、変形性膝関節症におけるパターンを探究することで、「エコーによる変形性膝関節症の分類」と「それぞれの病態に応じた、半月板逸脱を改善させる理想的なリハビリテーション法の確立」をめざす。

Outline of Final Research Achievements

The evaluation of ultrasound was able to classify knee osteoarthritis (OA) based on the dynamics extrusion of the medial meniscus during gait. It revealed the correlation with various mechanical stresses in each patient with knee osteoarthritis. Moreover, this dynamic classification was also able to find the association with the incidence of ligament injury which directory causes meniscus extrusion, in which these results show valuable findings to contribute to understanding the mechano-pathology in knee OA.
In addition, using a lateral wedge insole and instruction of gait modification improved the meniscus extrusion during gait according to the reduction of the mechanical stresses on the medial compartments of the knee joint during gait. Therefore, these findings are clinically important to contribute to the establishment of a rehabilitation program for preventing the accelerated progression of knee OA based on the individual pathology.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究知見は、臨床的に簡易評価が可能な超音波画像を用い、変形性膝関節症者をタイプ分類することで、個別介入効果の可能性を提示できた。これは理想的なオーダーメイドリハビリテーションへの実現可能性を示し、一般診療における臨床成績の向上など、本文野の学術的意義に貢献する重要な知見を得た。
また本知見は、歩行中に生じる内側半月板の逸脱動態に関連する力学病態を解明し、その力学因子を標的とした介入効果を実証した。これらの知見は、半月板病態によって懸念される、加速的な関節症進行や症状悪化の抑制が期待され、医療・介護費の抑制に繋がるなど大きな社会的意義があると考える。

Report

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

    (26 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 3 results) Presentation (14 results) (of which Invited: 7 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Medial Meniscus Extrusion during Gait is Associated with decrease in Knee Rotation in Early-stage Knee Osteoarthritis2024

    • Author(s)
      Saeko Okamoto, Yosuke Ishii, Yoshifumi Kono, Takato Hashizume, Riko Okinaka, Yuko Nakashima, Goki Kamei, Akinori Nekomoto, Makoto Takahashi, Nobuo Adachi
    • Journal Title

      Gait Posture

      Volume: 110 Pages: 23-28

    • DOI

      10.1016/j.gaitpost.2024.02.020

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 私の膝外来-エキスパートの診察室-半月板機能不全(逸脱):エコー診断2024

    • Author(s)
      亀井豪器, 石井陽介, 中島祐子, 安達伸生
    • Journal Title

      Orthopaedocs

      Volume: 37 Pages: 9-16

    • Related Report
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  • [Journal Article] Visualization of lateral meniscus extrusion during gait using dynamic ultrasonographic evaluation2023

    • Author(s)
      Ishii Yosuke、Ishikawa Masakazu、Nakashima Yuko、Takahashi Makoto、Hashizume Takato、Okamoto Saeko、Hashiguchi Naofumi、Nakamae Atsuo、Kamei Goki、Adachi Nobuo
    • Journal Title

      Journal of Medical Ultrasonics

      Volume: 50 Issue: 4 Pages: 531-539

    • DOI

      10.1007/s10396-023-01330-x

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Unique patterns of medial meniscus extrusion during walking and its association with limb kinematics in patients with knee osteoarthritis2023

    • Author(s)
      Ishii Yosuke、Ishikawa Masakazu、Nakashima Yuko、Hashizume Takato、Okamoto Saeko、Kamei Goki、Okada Kaoru、Takagi Kazuya、Takahashi Makoto、Adachi Nobuo
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 12513-12513

    • DOI

      10.1038/s41598-023-39715-0

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Toe-out gait inhibits medial meniscus extrusion associated with the second peak of knee adduction moment during gait in patients with knee osteoarthritis2023

    • Author(s)
      Hashizume Takato、Ishii Yosuke、Ishikawa Masakazu、Nakashima Yuko、Kamei Goki、Iwamoto Yoshitaka、Okamoto Saeko、Okada Kaoru、Takagi Kazuya、Takahashi Makoto、Adachi Nobuo
    • Journal Title

      Asia-Pacific Journal of Sports Medicine, Arthroscopy, Rehabilitation and Technology

      Volume: 33 Pages: 13-19

    • DOI

      10.1016/j.asmart.2023.08.001

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 変形性膝関節症の診断と治療 保存的治療から再生治療まで2023

    • Author(s)
      石井陽介, 石川正和, 中島祐子, 高木一也, 岡田 薫, 安達伸生
    • Journal Title

      臨床雑誌「整形外科」

      Volume: 5月号増刊 Pages: 654-659

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  • [Journal Article] The Effect of Gait Modification on the Response of Medial Meniscus Extrusion During Gait in Patients with Knee Osteoarthritis2023

    • Author(s)
      Saeko Okamoto, Yosuke Ishii, Masakazu Ishikawa, Yuko Nakashima, Goki Kamei, Yoshitaka Iwamoto, Takato Hashizume, Kaoru Okada, Kazuya Takagi, Makoto Takahashi, Nobuo Adachi
    • Journal Title

      Gait & Posture

      Volume: - Pages: 180-185

    • DOI

      10.1016/j.gaitpost.2023.03.017

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  • [Journal Article] Dynamic ultrasound reveals the specific behavior of the medial meniscus extrusion in patients with knee osteoarthritis2023

    • Author(s)
      Yosuke Ishii, Masakazu Ishikawa, Yuko Nakashima, Takato Hashizume, Saeko Okamoto, Yoshitaka Iwamoto, Kaoru Okada, Kazuya Takagi, Makoto Takahashi, Nobuo Adachi
    • Journal Title

      BMC Musculoskeletal Disorders

      Volume: - Issue: 1

    • DOI

      10.1186/s12891-023-06361-6

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Knee adduction moment is correlated with the increase in medial meniscus extrusion by dynamic ultrasound in knee osteoarthritis2022

    • Author(s)
      Yosuke Ishii, Masakazu Ishikawa, Yuko Nakashima, Makoto Takahashi, Yoshitaka Iwamoto, Takato Hashizume, Saeko Okamoto, Toru Sunagawa, Kaoru Okada, Kazuya Takagi, Nobuo Adachi
    • Journal Title

      The Knee

      Volume: 38 Pages: 82-90

    • DOI

      10.1016/j.knee.2022.07.011

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Point-of-care ultrasound in musculoskeletal field2022

    • Author(s)
      Yuko Nakashima, Toru Sunagawa, Rikuo Shinomiya, Akira Kodama, Nobuo Adachi
    • Journal Title

      Journal of Medical Ultrasonics

      Volume: 49 Issue: 4 Pages: 663-673

    • DOI

      10.1007/s10396-022-01252-0

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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 個別的な変形性膝関節症の介入に繋げる半月板逸脱の動態分析2023

    • Author(s)
      石井陽介
    • Organizer
      第12回森ノ宮適塾研修会
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      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 半月板逸脱の力学的メカニズムに迫る、エコーを用いた動態解析2023

    • Author(s)
      石井陽介, 石川正和, 中島祐子, 亀井豪器, 中前敦雄, 橋爪孝和, 岡本冴子, 高橋 真, 砂川 融, 安達伸生
    • Organizer
      日本スポーツ整形外科学会2023
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    • Invited
  • [Presentation] 半月板の機能障害として捉える変形性膝関節症の荷重時疼痛2023

    • Author(s)
      石井陽介
    • Organizer
      運動器リハ部 31stナイトセミナー
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  • [Presentation] 力学病態を読み解く半月板逸脱の動態分類と個別的な介入戦略2023

    • Author(s)
      石井陽介
    • Organizer
      運動器リハ部 32ndナイトセミナー
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    • Invited
  • [Presentation] 半月板逸脱のエコー動態を読み解く、変形性膝関節症の個別力学病態と介入戦略2023

    • Author(s)
      石井陽介
    • Organizer
      エコー侍の超音波解剖学教室
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  • [Presentation] 内側半月板の逸脱機序に迫る歩行中の動態から読み解く力学病態と介入戦略2023

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      石井陽介
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      膝OA機械因子研究会 第1回セミナー
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  • [Presentation] 歩行中に生じる内側半月板逸脱の動態分類は個別的な運動力学因子抽出に貢献する2023

    • Author(s)
      石井陽介,橋爪孝和,岡本冴子,石川正和,中島祐子,亀井豪器,岩本義隆,高木一也,岡田 薫,安達伸生,高橋 真
    • Organizer
      第36回中国ブロック理学療法士学会
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  • [Presentation] 変形性膝関節症患者における下腿回旋運動と内側半月板逸脱の関係2023

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      岡本冴子,石井陽介,橋爪孝和,中島祐子,河野愛史, 岩本義隆,高木一也,岡田 薫,安達伸生,高橋 真
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      第36回中国ブロック理学療法士学会
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  • [Presentation] 内側型変形性膝関節症患者における階段昇降中の内側半月板逸脱2023

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      橋爪孝和, 石井陽介, 中島祐子, 亀井豪器, 岡本冴子, 岩本義隆, 高橋 真, 安達伸生
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      日本スポーツ整形外科学会2023
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      石井陽介, 石川正和, 中島祐子, 中前敦雄, 亀井豪器, 橋口直史, 岩本義隆, 高木一也, 岡田 薫, 高橋 真
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      第96回日本整形外科学会学術総会
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  • [Presentation] 変形性膝関節症における内側半月板逸脱の挙動は歩行時疼痛と荷重負荷に関連する2023

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      石井陽介, 石川正和, 中島祐子, 亀井豪器, 橋口直史, 岩本義隆, 高木一也, 岡田 薫, 高橋 真, 安達伸生
    • Organizer
      第96回日本整形外科学会学術総会
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      石井陽介、石川正和、中島祐子、亀井豪器、岩本義孝、橋爪孝和、岡本冴子、高橋 真、安達伸生
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      第14回日本関節鏡・膝・スポーツ整形外科学会
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      石井陽介
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      第10回運動器理学療法学会学術大会 運動器理学療法のネクストジェネレーション最新研究
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  • [Presentation] 動態を読み解く、歩行中に生じる半月板逸脱への介入戦略2022

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      石井陽介、中島祐子、石川正和、高橋真、岩本義隆、橋爪孝和、岡本冴子、高木一也、岡田薫、砂川融、安達伸生
    • Organizer
      第33回日本整形外科超音波学会
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    • Invited
  • [Remarks] 半月板の動き方から変形性膝関節症者の歩行中に生じる力学病態を読み解く!

    • URL

      https://www.hiroshima-u.ac.jp/news/79275

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  • [Remarks] 変形性膝関節症の力学的な病態解明に迫る!内側半月板が逸脱する歩行中の力を解明

    • URL

      https://www.hiroshima-u.ac.jp/koho_press/press/2022

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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