2015 Fiscal Year Research-status Report
成人脊柱変形患者の最適脊椎アライメントと手術固定範囲の検討
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15K10424
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| Research Institution | National Hospital Organization Murayama Medical Center |
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Principal Investigator |
八木 満 独立行政法人国立病院機構村山医療センター(臨床研究部), その他部局等, その他 (40338091)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 成人脊柱変形 / バランス / アライメント / 矯正固定術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
概要
脊柱変形を有する成人患者の骨微細構造から骨質を詳細に検討し、脊椎矯正固定術に伴い発生する固定隣接脊椎の骨折の頻度と骨質の関係を調査する。また、得られた骨微細構造から有限要素モデルを作成し、力学的解析から手術における最適固定脊椎高位を検討する。脊柱変形を有する成人患者の立位における床反力と下肢および脊柱起立筋の表面筋電図における筋活動を検討することで、立位および動作時の高齢者の最適な脊椎バランスを明らかにすることで、手術における脊椎の最適な矯正角度を患者ごとに明らかにする。
１.有限要素モデルの構築
成人脊柱変形患者44人の脊椎多列CTの画像を、X線CT画像から有限要素モデルの作成が可能なソフトウェア(ラトックシステムエンジニアリング)を用いて静弾性解析および動弾性解析を行った。従来の有限要素モデルでは骨を均質な密度分布として解析を行うが、近年の骨質に対する調査研究から、骨内は均質ではなく、申請者らの研究でも、脊椎の骨折は骨内の脆弱部位から破断が起こることが明らかとなっている。本モデルは患者固有の骨形態や、骨内の均質でない骨分布を詳細に反映させることができるため、より生体で起こる骨折に近似した解析が可能である。このため本解析は患者固有の非固定脊椎の骨折リスクの解析に有用であると考えられた。
２.成人脊柱変形患者の動的脊椎アライメントの解析
本研究では成人脊柱変形で手術が必要と診断された44人患者および33人の成人ボランティアを対象を対象として３次元歩行解析を行った。成人脊柱変形患者では脊椎の変形を代償するために下肢を屈曲させて姿勢保持を行っているため歩幅が左右非対称で、小さく、重心動揺も大きい事を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
現在平成２７年度に計画した成人脊柱変形患者の骨微細構造の計測と歩行解析を終了し、これらの解析結果を英文投稿している。平成２８年度は計画を前倒しして、脊柱変形患者の術後の動作解析を行い、健常者と比較し、成人脊柱変形患者の立位バランスの不良が脊柱の変形や下肢の代償性の屈曲恣意などによるいわゆる筋骨格系の異常のみが原因であるのか、姿勢反射の異常などの中枢神経系の異常が背景に存在しているか否かを明らかにする。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28-29年度の計画：
１.有限要素モデルと動的脊椎アライメント解析の統合
表面筋電図を組み込んだ動的解析により得られた成人患者の最適な動作時脊椎バランスを達成するために必要な脊柱のアライメントを患者ごとに明らかにし、最適な脊椎アライメントを達成した際に非固定脊椎に生じる応力を有限要素モデルから取得し、応力に耐えうる固定範囲を決定する。一般に高齢者の脊柱変形に対する治療の成績に影響を与える最も重要な因子は矢状面での脊椎アライメントであることが報告されている。成人における脊椎の矢状面の総合的なアライメントと矢状面バランス（重心線）は相関することが報告されており、最適な動的矢状面バランスが得られれば手術における脊椎アライメントの最適化が可能である。
２.最適化した脊椎の矯正程度および固定範囲での脊椎変形に対する矯正固定手術における合併症発生頻度の把握
有限要素モデルと動的脊椎アライメント解析の統合により決定された固定範囲と脊椎矯正を手術で行い、隣接する脊椎の骨折や麻痺の出現の頻度を従来の患者群と比較する。
方法：従来の術者の経験によって決定された矯正と固定範囲で手術を施行する群と有限要素モデルと動的脊椎アライメント解析の統合し最適化した脊椎の矯正程度および固定範囲での脊椎変形に対する矯正固定手術を行った群に関して、手術成績と患者満足度、合併症頻度等を比較検討する。本研究は計画通り進行しており、平成２９年度までに研究結果を明らかにできると考えられる。
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| Causes of Carryover |
平成２７年に予定しておりまして有限要素計測ソフトの購入が不要となり、翌年度に有限要素解析の解析ソフトを購入する予定でございまして平成２７年度の使用額が予定より少額となりました。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２８年度に有限要素計測で得られたデータの解析用のソフトの購入を行う予定でおります。
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[Journal Article] Teriparatide improves volumetric bone mineral density and fine bone structure in the UIV+1 vertebra, and reduces bone failure type PJK after surgery for adult spinal deformity.2016
Author(s)
Yagi M, Ohne H, Konomi T, Fujiyoshi K, Kaneko S, Komiyama T, Takemitsu M, Yato Y, Machida M, Asazuma T.
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Journal Title
Osteoporos Int.
Volume: 24
Pages: 1-8
DOI
Peer Reviewed
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