膝関節軟骨力学的ストレスとMRI・T2マッピング早期軟骨変性度の関連性の検討

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K01424
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 山田 拓実 首都大学東京, 人間健康科学研究科, 教授 (30315759)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 妹尾 淳史 首都大学東京, 人間健康科学研究科, 准教授 (00299992) ; 来間 弘展 首都大学東京, 人間健康科学研究科, 准教授 (80433184)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 軟骨変性 / 変形性膝関節症

Outline of Annual Research Achievements

（１）SIMMでPoint Cluster法対応のプログラムを開発した。対象は、健常成人男女10名と、変形性膝関節症の15名で，TKR術前と術後6ヶ月の2回測定した。対象者に直径14mmの赤外線反射マーカを骨盤帯・両側下肢にPoint Cluster法に準じて貼付した。計測動作は、自由歩行，階段昇降とした。これらで得られたデータをSIMMに取り込んだ。SIMMの開発した骨関節モデルでは，歩行中の回旋角度，前後移動量がほぼ先行研究と同様な結果となった。筋張力と体節間浸透力から膝関節の前方・左右方向剪断力と圧縮力を算出できている。しかし，ground　contact　elementsと筋張力の方程式から左右別々に大腿骨・脛骨関節面の接触力、剪断力を計算するプログラムに関しては，まだ満足できる数値となっていない。
（２）20歳代の若年者と70歳以上の高齢者のMRI撮像とT2マッピングは各5名実施している。今後，50歳・60歳の被験者各10名の膝MRIデータの収集を予定している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

計画　平成27年4月～10月 (6ヶ月)
本研究では、被験者のMRI画像データを使用することにより、SIMMの骨関節モデルをより精緻にして計算結果の妥当性向上の取り組みをしている。
現状：MRIデータから骨表面のSTLファイルの取り出しが，閾値がCT画像からと違って困難さがあり，まだ完成となっていない．そのため，被験者データを使用した骨関節モデルができていない。

Strategy for Future Research Activity

平成27年10月～平成29年3月 (18ヶ月)
50歳以上で自覚症状を有しない被験者、および軽症の膝関節の自覚症状を有する被験者、合計25名を対象とし、一般的ルーチンMRIによる膝関節軟骨の厚み、およびT2マッピングによる早期の軟骨変性度の定量的評価を実施する。
20歳代の若年者と70歳以上の高齢者のMRI撮像とT2マッピングは各5名実施している．今後，50歳・60歳の被験者各10名の膝MRIデータの収集を予定している。
SIMMの被験者データを使用した骨関節モデルの継続して開発する。

Causes of Carryover

画像解析ソフト（2セット×300000）MRI画像からSTL変換に使用する予定であるが，まだ購入していないため。理由はCTからと異なりMRIからは骨表面の閾値の設定が難しいため。

MRI撮像放射線技師謝金　1名　300000　研究者自らMRI撮像をしているため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度の残高は閾値の調整が可能で骨表面座標データをMRI画像から抽出できるソフトウェアの購入を検討している。その後、STLデータ変換ソフトウェアを購入する予定である。その他、SIMM骨モデル開発委託費に使用する予定である。