周期的屈伸デバイスを用いた膝モーションイメージングシステムの開発

• Project/Area Number: 25670645
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Orthopaedic surgery
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 西井 孝 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 寄附講座准教授 (70304061)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 壽 大阪大学, 医学部附属病院, 准教授 (40294087) ; 中田 研 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00283747)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2015: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2013: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: MRI / 膝関節 / リアルタイムイメージング / モーション / 膝 / 屈伸運動

Outline of Annual Research Achievements

本研究では関節の多様な病態評価にむけて、静止状態の関節形態・組成に関する画像評価だけでなく、動的状態の関節を良好な画質精度でリアルタイムにイメージングできるシステムや撮像法（膝モーションイメージング）の開発を推進した。
まずリアルタイムイメージングでのreal-time MRI法（高速撮影用シークエンスにより撮像時間を短縮化する）とcine-PC MRI法（数周期撮影後各位相時画像を集積し屈伸連続イメージを作成する）に適合した膝を周期的屈伸するMRI対応デバイスを作成した。特に後者には任意の周期・スピードで膝屈伸運動の往復をくりかえし自動制御ができるデバイスを新たに考案した。ボランティア例での２つの撮影法比較検証試験ではreal-time MRI法の方が半月板や関節軟骨間の組織間コントラスト・画質が良好で、以後同法の使用を決定した。半月版断裂豚膝モデルを用いた基礎実験では、従来の異なる膝屈曲角度での静止画撮影による半月板変化評価法より、リアルタイムMRIでは有意に大きな断裂半月の傾斜角・形態指標変化が観察された。前十字靭帯断裂症例の正常側―障害側間の病態比較検査では、自動膝運動下のリアルタイムMRIで、障害側で早期屈曲角度での有意に大きな半月板傾斜角度変化が示された。
以上より、生体内の関節動作にともなう半月板動態評価にはリアルタイムイメージングが有用であり、自動膝運動下のreal-time MR法撮像が最も障害半月板動態変化検出の精度が高いことが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Comparison of load responsiveness of cartilage T1rho and T2 in porcine knee joints: an experimental loading MRI study. (2015)
  • Author(s): Hamada H, Nishii T, Tamura S, Tanaka H, Wakayama T, Sugano N.
  • Journal Title: Osteoarthritis Cartilage Volume: 23 Issue: 10 Pages: 1776-1779
  • DOI: 10.1016/j.joca.2015.05.019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fluctuation of Cup Orientation During Press-Fit Insertion: A Possible Cause of Malpositioning. (2015)
  • Author(s): Nishii T, Sakai T, Takao M, Sugano N.
  • Journal Title: J Arthroplasty Volume: 30 Issue: 10 Pages: 1847-1851
  • DOI: 10.1016/j.arth.2015.04.037
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 軟骨変性の可視化と定量化 (2013)
  • Author(s): 西井 孝、田村 理、濱田英敏、前 達雄、中田 研、吉川秀樹
  • Journal Title: 日本運動器疼痛学会誌 Volume: 5 Pages: 33-37
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 関節軟骨のイメージング (2013)
  • Author(s): 西井 孝
  • Journal Title: Bone Joint Nerve Volume: 3 Pages: 443-449
• [Presentation] X線だけではわからない股関節痛の診断と治療 (2016)
  • Author(s): 西井 孝
  • Organizer: 第9回 阪大整形外科開業医会講演会
  • Place of Presentation: 大阪市
  • Year and Date: 2016-02-06
  • Invited
• [Presentation] ブタ膝関節における動作中半月板の動態解析 (2015)
  • Author(s): 金 政孝、西井 孝、濱田 英敏、田中 壽、吉川 秀樹、菅野 伸彦
  • Organizer: 日本磁気共鳴医学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] 診断に難渋する重要な股関節疾患 －軟骨下不全骨折と関節唇障害―」 (2015)
  • Author(s): 西井 孝
  • Organizer: 第17回大阪港整形外科勉強会
  • Place of Presentation: 大阪市
  • Year and Date: 2015-07-18
  • Invited
• [Presentation] The Meniscul kinetic change of porcine knee: Motion knee MRI (2015)
  • Author(s): Junghyo Kim
  • Organizer: CAOS International 2015
  • Place of Presentation: Vancouver （Canada）
  • Year and Date: 2015-06-17 – 2015-06-20
• [Presentation] ＴＨＥ ＭＥＮＩＳＣＵＬ ＫＩＮＥＴＩＣ ＣＨＡＮＧＥ ＯＦ ＰＯＲＣＩＮＥ ＫＮＥＥ: ＭＯＴＩＯN KNEE MRI (2015)
  • Author(s): Kim J, Nishii T, Hamada H, Tanaka H, Yoshikawa Y, Sugano N
  • Organizer: CAOS international 2015
  • Place of Presentation: Vancouver (カナダ）
  • Year and Date: 2015-06-17
• [Presentation] 整形外科疾患に有望な新しい画像診断 (2014)
  • Author(s): 西井 孝
  • Organizer: 尼崎整形医療フォーラム
  • Place of Presentation: 尼崎市
  • Year and Date: 2014-11-12
  • Invited
• [Presentation] Advances in MRI relevant to early OA -3D structural, loading & kinematic assessment- (2014)
  • Author(s): 西井 孝
  • Organizer: 1st International Early Knee Osteoarthritis Workshop in Japan
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-11-06 – 2014-11-07
  • Invited
• [Presentation] 大阪大学でのコンピュータ支援診療・画像診断の取り組み (2014)
  • Author(s): 西井 孝
  • Organizer: 第15回 岡山THA懇話会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2014-07-26
  • Invited
• [Presentation] 3D T2マッピング再構成評価による早期軟骨障害診断の有用性の検討 (2013)
  • Author(s): 田村理、西井孝、濱田英敏、中田研、田中壽、菅野伸彦
  • Organizer: 日本磁気共鳴医学会大会
  • Place of Presentation: 徳島
• [Presentation] 関節軟骨・半月板のT1rho・T2マッピングによる荷重応答性評価 (2013)
  • Author(s): 濱田英敏、西井孝、田村理、若山哲也、田中壽、村瀬研也、吉川秀樹、菅野伸彦
  • Organizer: 日本磁気共鳴医学会大会
  • Place of Presentation: 徳島
• [Presentation] Visual Assessment of Cartilage Degeneration by 3D Cartilage T2 Map – Comparison with Arthroscopic Findings (2013)
  • Author(s): Tamura S, Nishii T, Hamasa H, et al.
  • Organizer: International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM)
  • Place of Presentation: Salt Lake City, USA
• [Presentation] Influence of Loading on Cartilage T1rho and T2 Value in the Porcine Knee Joint (2013)
  • Author(s): Hamasa H, Nishii T,Tamura S, et al.
  • Organizer: International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM)
  • Place of Presentation: Salt Lake City, USA
• [Remarks] 大阪大学 運動器疾患イメージング／センシンググループ
  • URL: http://www.novel-image.org/
• [Remarks] 大阪大学 運動器疾患 イメージング センシンググループ
  • URL: http://www.novel-image.org/
• [Remarks] 大阪大学 運動器疾患イメージング／センシンググループ