2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel musculoskeletal computer simulation system capable of three dimensional dynamic preoperative planning in total knee arthroplasty
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17K11004
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
栗山 新一 京都大学, 医学研究科, 助教 (90722942)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 秀一 京都大学, 医学研究科, 教授 (40294938)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 前十字靭帯・後十字靭帯温存型人工膝関節置換術 / 新しい筋骨格シミュレータ / 動的術前計画 / 医療・福祉 / シミュレーション工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1）前十字靭帯・後十字靭帯(ACL・PCL)温存型人工膝関節置換術(TKA)の「動的」シミュレーション解析：従来の筋骨格コンピュータシミュレータを使用して、ACL・PCL温存型TKAにおける問題点を明らかにした。現存する生体と異なる形状のインプラントデザインでは、温存した4つの関節靭帯同士の不均衡を術後に生じることがわかり、臨床で問題となっている術後関節痛や関節拘縮の原因となることが判明した。その解決方法として、インプラントを可及的に生体の関節形状に合わせて設置を行い、かつ靭帯の緊張が依然高い場合は、大腿骨インプラントのサイズダウンが靭帯の過緊張軽減に効果的であった。現在Peer reviewの英文雑誌投稿・revise中である。
2）光学式マーカを用いたモーションキャプチャにおける術前・術後動態評価：3次元動作解析装置を使用し、1）で検証されたTKAデザインの使用は術後合併症の懸念があり、バックアップで計画を策定していた安全性の担保されたインプラントを用いて検討を行った。その結果、手術側の膝関節が術前よりも術後に歩容が改善しただけでなく、反対側の膝関節の歩容も改善することで、非手術側の疼痛が軽減していることが判明した。現在本結果をまとめ、英文雑誌に投稿準備中である。
3）新しいコンピュータシミュレーションの開発：2018年度に開発を進めた、有限要素解析と動態解析が同時に算出可能なコンピュータシミュレーションを用いて、実際の3つの人工関節の三次元データをインプットし、各々の動作解析を行った。その結果、膝関節動態のみならず、人工関節間および人工関節と骨間の応力集中も同時に算出することが可能であった。術後アウトカム予測や長期成績の解析が期待される。現在、軟骨や半月板、関節靭帯を再現した正常膝モデルを作成中であり、今後人工関節のみならずスポーツ外傷等に使用できるよう改良を進めている。
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Research Products
(7 results)
