2018 Fiscal Year Research-status Report

前十字靭帯再建型人工膝関節の開発：機能解析と最適化

Research Project

Project/Area Number	18K09033
Research Institution	Ehime University
Principal Investigator	日野和典愛媛大学, 医学系研究科, 准教授 (20598685)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	三浦裕正愛媛大学, 医学系研究科, 教授 (10239189) 白石善孝愛媛大学, 医学部附属病院, 講師 (70609825) 中西義孝熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (90304740)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2023-03-31
Keywords	人工膝関節 / 靭帯再建術
Outline of Annual Research Achievements	正常膝関節、人工膝関節全置換術後のフラットパネルによる動画撮影とイメージマッチング画像の作製をすすめた。得られたCT画像をコンピュータ上で補完し、グレースケール3 次元仮想骨モデルの構築を行い、このグレースケール3次元仮想骨モデルをコンピュータ上で6 自由度に変化できる投影シミュレーション像を作成した。この投影シュミレーション像からイメージマッチング動画の作製を完了した。これらのデータを用いて膝関節のキネマティクス解析を行った。正常膝関節の捻り動作における靭帯の機能分担を解析した。ACLは細かなsmall bundleから構成されていることが知られているが機能分担については不明な点が多い。今回の解析ではmultipleなACL small bundle付着位置（計20か所）を大腿骨、脛骨に設定し、膝関節の捻り動作における各small bundleの靭帯付着部間距離の測定を行い、そのlength patternを検討した。この結果、捻り動作を通じたlengthの変化はAMがPLに比べて少なく、proximalな位置のsmall bundleはよりisometricな変化を示した。posteriorな位置のbundleは内旋位で長くなるlengthパターンを示した。また外旋位、回旋中間位で長くなるsmall bundleを認めた。これらのことよりACLは回旋運動において各bundleが相補的かつ互恵的な機能を有していると考えられた。これらの結果は膝関節学会等にて発表を行った。また新たに４D-CTによる解析による解析を開始した。さらにこれらの結果を基に最適な前後十字靭帯機能を温存、再建しうるTKA デザインを行い、試作機を作製中である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason フラットパネル動画の撮影、解析は予定どおりである。さらに当院にて可能となった４D-CTによる解析を追加することができた。次世代人工膝関節の試作機作製についても概ね計画通りである。
Strategy for Future Research Activity	2D-3Dイメージマッチング法、4D－CTを用いた日常動作の解析追加する。また次世代人工関節のデザインについても追加デザインを検討すると共に、Cadaverを用いた試作機のキネマティクス解析の計画を予定している。
Causes of Carryover	予定していたコンピューター等の機器購入を延期し、予定よりも学会参加等の費用を抑えることができたため次年度使用額が生じた。次年度以降のコンピューター等の機器購入費用、研究費、論文投稿費、学会参加費として計画している。