• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2020 Fiscal Year Research-status Report

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

Research Project

Project/Area Number 18K04179
Research InstitutionKitasato 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
Outline of Annual Research Achievements

人工股関節置換術(THA)の際に生じる術中骨折を回避する目的で,人工股関節ステムを大腿骨に打ち込む際のハンマリング音を骨折の予測に利用する方法を考案してきた.臨床でデータを収集する場合には,患者の骨質に個体差があることが想定されるため,当該年度は骨質の違いにより最大ピーク周波数に変化があるか否かについて明らかにすることを目的とし,THA術中骨折回避システムの改良点について検討した.
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周波数解析した.
THAの適応となる患者の骨質を想定した10pcfの模擬骨を対象としたハンマリング音の最大ピーク周波数は2.98±0.73 kHzであった.健常者の骨質を模擬した30pcfの模擬骨を対象としたハンマリング音の最大ピーク周波数は2.15±0.32 kHzであることが明らかになった.骨質の違いにより最大ピーク周波数に有意に変化が認められ,骨質が高くなるほど周波数が低くなり,環境音と帯域が重複することが明らかになった.
THAの適応となる患者の骨質は低く,最大ピーク周波数は3 kHz付近であることが予想されるため,術者の声による環境音とは識別可能と判断した.THA適応となる患者の骨と機械類がぶつかる音の最大ピーク周波数が一部重複することが確認され,誤検出を防ぐ対策を講じる必要がある.対策として,金属がぶつかる音の逆位相の波を発生させ打ち消すアクティブ・ノイズキャンセリングなどが考えられる.ハンマのハンドル部分に加速度計を取り付け無線でデータをとばし,ハンマリングにトリガーをつけ差別化するなどの方法が考えうる対策である.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

研究を計画通りに進めているため.

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.当該年度は模擬骨と生体骨の物性の差を明らかにする中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

オンラインで学会発表が開催され,計上していた旅費の支出がなかったため次年度使用額が生じた.使用計画としては論文投稿費にあてる計画である.

  • Research Products

    (6 results)

All 2021 2020 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Hammering sound frequency analysis to fix an acetabular cup during total hip arthroplasty: Clinical trials and biomechanical studies.2021

    • Author(s)
      Sakai R, Uchiyama K., Kensuke F., Takahira N., Yoshida K, Ujihira M
    • Journal Title

      Journal of Biomedical Science and Engineering

      Volume: 14(1) Pages: 14-20

    • DOI

      10.4236/jbise.2021.141003

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Prediction of intraoperative fracture by hammering sound frequency analysis and stress estimation during total hip arthroplasty.2020

    • Author(s)
      Sakai R, Yamamoto T, Uchiyama K., Takahira N., Kakeshita M., Otsu Y, Yoshida K, Ujihira M.
    • Journal Title

      Journal of Biomedical Science and Engineering

      Volume: 13(6) Pages: 113-119

    • DOI

      10.4236/jbise.2020.136011

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Usefulness of hammering sound frequency analysis as an evaluation method for the prevention of trouble during hip replacement.2020

    • Author(s)
      Sakai R, K. Uchiyama, N. Takahira, Kakeshita M , Otsu Y, Yoshida K, Ujihira M.
    • Journal Title

      Journal of Biomedical Science and Engineering

      Volume: 13(5) Pages: 74-80

    • DOI

      10.4236/jbise.2020.135007

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 人工股関節置換術におけるハンマリング音の周波数解析と大腿骨の応力の推定.2020

    • Author(s)
      酒井利奈,北里樹生,内山勝文,吉田和弘,高平尚伸,氏平政伸
    • Journal Title

      骨折

      Volume: 42(3) Pages: 1087-1090

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ステムをインプラントする際の骨質の違いによるハンマリング音の最大ピーク周波数の変化.2020

    • Author(s)
      5.北里樹生,酒井利奈,内山勝文,高平尚伸,大津恭男,掛下真広,吉田和弘,氏平政伸
    • Organizer
      第46回日本骨折治療学会-バーチャル学術集会-
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 人工関節置換術における骨頭受け側コンポーネント設置不良防止システム2018

    • Inventor(s)
      北里研究所
    • Industrial Property Rights Holder
      北里研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      6739768

URL: 

Published: 2021-12-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi