骨折回避AIナビゲーションANZENの開発：診断法の策定から臨床試験まで

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K04179
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 酒井 利奈 北里大学, 医療衛生学部, 准教授 (10383647)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 人工股関節置換術 / 術中骨折 / ハンマリング音 / 周波数解析

Outline of Annual Research Achievements

人工股関節置換術の際に生じる術中骨折を回避する目的で，ステムを大腿骨に打ち込む際のハンマリング音を集音し，骨折の予測に周波数解析を利用した評価方法を考案した．最大ピーク周波数が定まらないうちは固定が得られず，最大ピーク周波数が一定となった場合に固定性が得られたと判断し，ハンマリングを控えることで，過度な打ち込みを防ぎ骨折を回避する原理である．最大ピーク周波数が重要な評価指標となることから，固定が得られた際のハンマリング音の最大ピーク周波数の帯域を調べる必要がある．そこで当該年度は，THAにおいてハンマでステムを大腿骨へ打ち込む際の，ハンマリング音の最大ピーク周波数を特定することを目的とした．
定量的な結果を得るため，対象は同じ骨質で実験を繰り返すことができるバイオメカニカル試験材料を用いた．人工関節用荷重試験機の固定部にスクリューで模擬骨を固定し，ハンマでインサータを介しステムを叩いた時に発生したハンマリング音を，FFTアナライザを用い周波数解析した．
ハンマリング音は，骨，ステム，インパクタ，ハンマの集合体による空気の振動で派生する．骨，ステム，インパクタ，ハンマの集合体の最大ピーク周波数は2.43±1.45 kHzであることが明らかになった．周波数解析にあたり，ハンマと直接インパクトするインパクタは長さ，材質など，その特性の影響が大きい．そこでインパクタのみをハンマでハンマリングした結果，最大ピーク周波数は3.41±0.05 kHzであることが明らかになった．固定が得られたと判断しハンマリングを終了した際のスペクトルとその前のスペクトルは同一パターンのスペクトルを示した.

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究課題の進捗状況は当初の予定通り計画的に進んでいるため．

Strategy for Future Research Activity

本取組の最終目標は，医師と患者に安全・安心を提供できるナビゲーションを提供することである．当該年度はシーズとしての可能性を検証して顕在化させる初期のフェーズと位置付けた．今後は手術室への持ち運びと操作性が簡便な小型デバイスの改良を重ね，医師によるアクセシビリティの検証を進めていく計画である．

Causes of Carryover

未使用額は少額であり概ね，予定通り執行している．次年度も計画に則り使用する．