未固定遺体を用いた股関節面および大腿骨頭前後面における応力分布の動的評価

• Project/Area Number: 23K15744
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 玉置 康晃 徳島大学, 病院, 講師 (80846147)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 股関節不安定性 / 股関節周囲筋 / hip instability / cadaver / 股関節 / 臼蓋形成不全 / 不安定性

Outline of Research at the Start

本研究の目的は、矢状面骨盤アライメントや大腿骨前捻角の変化が、関節面および大腿骨頭前後面における応力に及ぼす影響を、圧センサーシートを用いて詳細に解析することである。すべての検証はwhole bodyの未固定遺体を使用し、股関節周囲の軟部組織（股関節周囲筋、関節包、関節唇）を温存した状態で行う。骨盤アライメントおよび大腿骨前捻角を変化させた条件の下、関節運動に伴う大腿骨頭前後面の圧分布を動的に定量解析する。未固定遺体を用いて股関節にかかる応力分布のダイナミックな変化を捉える本手法は画期的であり、股関節障害の病態解明につながる基盤的研究成果となることが期待される。

Outline of Annual Research Achievements

まず本研究の先行研究として行ってきた、未固定遺体と圧センサーを用いたTHA術後腸腰筋表面圧の検証（腸腰筋インピンジメントの病態解析）結果が原著論文としてScientific Reportsに採択された。シート状圧センサーを用いた筋表面応力評価が可能であることが認められた初めての報告となっており、本研究においても引き続き同様の手法が使用可能であることを裏付ける根拠論文となった。
次に、本研究の進捗状況として、股関節後方における圧センサーの設置および、筋表面応力の測定を未固定遺体２体２股関節に対して実施した。股関節後方の筋として、梨状筋、上・下双子筋、内・外閉鎖筋があげられる。関節包を一部切開し骨頭と関節包の間に圧センサーを設置することで、これら股関節後方筋に生じる応力を計測することができた。股関節後方脱臼肢位（屈曲・内転。内旋位）において最近位に位置する梨状筋にはほとんど応力負荷が生じておらず、遠位に位置する下双子筋や内閉鎖筋を中心に応力集中する傾向が示された。
今後はこの傾向に再現性があるのか、また男女でこれらの傾向に変化がないかを追加検証し、研究プロトコールを完成させ、本研究に進みたいと考えている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の進捗状況であるが、初年度の目標として大腿骨頭前後面への圧センサーの挿入と股関節運動時に圧分布を検証できるか、条件検討を含めたpreliminaryな検討を行うことであった。これまでに我々のグループで使用実績のある１０mm×１０ｍｍのシート上圧センサーを用いた検討を行った。大腿骨頭後面と関節包の間にセンサーを設置可能であり、梨状筋、上双子筋、内閉鎖筋、下双子筋による骨頭制動効果（筋表面圧の変化）を大まかに計測することができた。圧評価における再現性を高めるために、使用する圧センサーの大きさや感度の調整が必要ではあるが、初年度の目標はおおむね達成したと考えている。次年度に向けて使用機材の調達、条件設定を進めていく予定である。

Strategy for Future Research Activity

本年度の研究結果から、使用する圧センサーの変更やソフトウエアのアップデートが必要であることが分かった。現在メーカー担当者と最適なデバイスの選定と価格面の交渉を行っている状況である。これらが決定したのち、操作用PCなど周辺機器を含め新規機材購入を進めていく予定である。研究機材の更新後、予定通り大腿骨頭前後面における股関節周囲筋の応力分布評価を継続していく予定である。初年度の研究結果より大腿骨頭後面における短外旋筋群の応力分布をメイントピックとして股関節運動による影響のみならず、骨盤傾斜の影響、大腿骨アライメント変化の影響についても順次評価を進めていく予定である。