2015 Fiscal Year Research-status Report
吸収性スクリューによる頚椎椎間関節固定術の生体力学的研究
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15K10376
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| Research Institution | Nippon Medical School |
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Principal Investigator |
金 景成 日本医科大学, 医学部, 助教 (30339387)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 大蔵 日本医科大学, 医学部, 准教授 (30210701)
中嶋 隆夫 日本医科大学, 医学部, 助教 (30267190)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 頸椎 / 有限要素法 / 固定術 / 吸収性スクリュー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高齢化社会に伴い、ますます増加する脊椎手術において、固定術には高価な金属製インプラントが用いられる。しかし医療経済の問題を含め、放射線撮影時のアーチファクトなど様々な問題を含んでいる。一方、吸収性スクリューは安価であり、金属製インプラントにみられる様々な問題点も解決できる可能性がある。我々は、吸収性スクリューを頸椎固定術に応用し、良好な手術成績を報告してきた。特に頸椎椎間関節固定術へ吸収性スクリューを用いることで、安価なスクリュー単独で頸椎固定術を行うことができ、その利点について報告している。しかし、金属製インプラントと比較し剛性が劣る吸収性スクリューの頸椎疾患への応用に関しては、生体力学的な観点からの研究はなされていないのが現状である。そこで我々は、コンピューターによるシミュレーションにより頚椎後方固定術に吸収性スクリューを用いることによる問題点を明らかにすることで、頸椎手術に新たな選択肢が提示できる可能性があると考え、本研究を行っている。
本研究を行うためにはまず、健常のヒト頚椎のCT情報をもとにコンピューター上で有限要素法を用いて頸椎動態モデルを作成する必要がある。しかし、ヒトの頸椎運動を詳細に再現するようなヒト頸椎の動態モデルを有限要素法を用いて作成することは難しく、過去の報告でも数編にみられる程度である。我々は現在、ヒト頸椎CT情報をもとに、詳細な動態モデル作成に取り組んでいる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前述のように、本研究を行うためにはまず、健常のヒト頚椎のCT情報をもとにコンピューター上で有限要素法を用いて頸椎動態モデルを作成する必要がある。しかし、ヒトの頸椎運動を詳細に再現するようなヒト頸椎の動態モデルを有限要素法を用いて作成することは難しく、過去の報告でも数編にみられる程度である。
我々は、ヒト頸椎CT情報をもとに有限要素法を用いて、頸椎の骨性モデルの作成に成功した。加えて、椎間板を作成して簡易的な動態モデルを作成し、更に、前縦靭帯や後縦靭帯、棘上靭帯や棘間靭帯などを作成することができた。
しかし、複雑な形状である椎間関節や関節包、付着が3次元的で複雑な形状である黄色靭帯のモデル作成に難渋した。コンピューターCGを作成するソフトを用いてそれら靭帯を作成することも試みたが、詳細な再現には至らなかった。様々な情報や工夫に加え、使用している有限要素法のソフトのバージョンアップを幸い迎え、椎間関節や黄色靭帯作成に有効であるソフトの使用が可能となり、現在これら作成の見通しがついた。予定よりやや遅延したが梅雨に入る頃までには頸椎動態モデルを完成させ、有限要素法を用いたヒト頸椎動態モデルの解析が行っていける見込みとなった。解析については、まずは金属製スクリューを頸椎へ挿入した場合を想定したモデルを作成して生体力学的に解析した後に、同様の方法で吸収性スクリューを挿入した場合を想定したモデルを作成して生体力学的な解析を行っていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
健常のヒト頚椎のCT情報をもとにコンピューター上で有限要素法を用いて詳細な頸椎動態モデルが作成できると、その後は様々な解析を行うことが可能となる。まずは頸椎後方固定術において、頸椎椎間関節固定術に金属製スクリューを用いることによる詳細な生体力学的な解析を行った上で、同様の条件下に吸収性スクリューを用いて解析を行い、本手術における吸収性スクリューを用いることによる問題点を明らかにする予定である。その際、使用するスクリュー径についても解析し、必要となる強度を明らかにする予定である。その結果をもとに、椎弓ワイヤリングなどの簡易的な固定術を吸収性スクリューによる固定術へ併用することによって、どの程度の固定力が得られるのかを、解析する。
以上の結果をもとに、病的環境下での検討を行うため、頸椎滑り症モデルや不安定性を有するモデルを作成し、同様に解析を行っていく予定である。
また、上記の結果を実際の手術へ応用すべく手術を行い、臨床成績についても検討していく予定である。
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| Causes of Carryover |
前述のように、健常のヒト頚椎のCT情報をもとにコンピューター上で有限要素法を用いて詳細な頸椎動態モデルを作成することが遅延したためである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
遅延した計画を平成28年度に行っていくため、予定に従って使用してく予定である。
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Research Products
(13 results)
