2019 Fiscal Year Research-status Report
キネマティクスによる変形性関節症発生機序の解明と治療デバイス開発
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18K09054
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
乾 洋 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (60583119)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 寛 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (20407951)
冨田 哲也 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座准教授 (30283766)
武冨 修治 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (70570018)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | キネマティクス / 変形性関節症 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①２D/３Dレジストレーション法による膝関節３次元動態解析
正常膝は健常成人ボランティア、変形性膝関節症・靱帯損傷・半月損傷は東京大学及び大阪大学に通院中の患者または手術予定の患者に対して解析を行った。手術療法も東京大学及び大阪大学それぞれで手術予定の患者を対象とするが、解析回数は手術前１ヶ月未満と手術後６か月～１年の計２回とした。解析には２D/３Dレジストレーション法を用いた。側面方向からⅩ線透視装置にて日常生活動作（スクワット、正座、あぐら、椅子の立ち座り、階段昇降、歩行など）を撮影した後、Computer Assisted Design (CAD)モデルをマッチングさせることで空間位置姿勢を推定した。この解析方法により、大腿骨・脛骨間の角度変化や前後移動量を計測することができた。また、正常膝、変形性膝関節症、靱帯損傷、半月損傷、脛骨高位骨切り術、人工膝関節単顆置換術のマッチングにはCTから作成した３次元骨モデルを使用し、人工膝関節全置換術のマッチングにはインプラントのCADモデルを使用した。それぞれの動態解析結果は既に学会や論文に発表している。
②キネマティクスデータ処理による変形性膝関節症発生機序の解明
それぞれのキネマティクスデータを最新のコンピュータソフトを使用することによりデータベース化した。さらに、機械学習機能を使用し、それぞれの因子のどのようなキネマティクス変化が変形性膝関節症を惹起しているのか、また、進行させているのかについて解明できるよう試みている。それに加えて、対象群の性別、年齢、身長、体重などの身体所見もデータベース化及び機械学習機能を利用した解析を行い、変形性膝関節症の性差による発生機序の違い、経時的な変化、体重増減に伴う関節症変化も推定できるよう整理している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
動態解析は滞ることなく進んでおり、また、解析結果のデータベース化及び機械学習も可能となっているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
データベースを利用することにより、３次元動態撮影によって得られたデータを２次元画像へ還元することができるようになると考えている。そのような手法を確立することによって、Ｘ線撮影を行うだけで患者各々のキネマティクスを予測し、さらに経時的な関節症変化を推定することが可能になると考えている。また治療についても、患者一人一人が変形性膝関節症に罹患する以前の動きを予め推定し、その動きを再現できるように関節面形状をカスタマイズした人工膝関節の開発に着手したいと考えている。加えて、変形性膝関節症に罹患する以前の動きを再現できるようなアライメントを３次元的に矯正できる（内外反だけでなく回旋も矯正できる）脛骨高位骨切り術用プレートの開発も行いたいと考えている。最終的には股関節、足関節、肘関節の変形性関節症に対する人工関節や脊椎変形に伴う脊柱管狭窄症に対する脊椎固定術などのカスタマイズ化にも応用可能となるように、術前計画ソフトを開発したいと考えている。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由：順調に研究が進んでいるため、必要以上に経費をかけずに済んだ。
次年度使用計画：次年度以降の経費のかさむ解析等に使用する計画である。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Weight-bearing status affects in vivo kinematics following mobile-bearing unicompartmental knee arthroplasty.2020
Author(s)
Kono K, Inui H, Tomita T, Yamazaki T, Taketomi S, Yamagami R, Kawaguchi K, Sugamoto K, Tanaka S.
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Journal Title
Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] In Vivo Three-Dimensional Kinematics of Unicompartmental Knee Arthroplasty During Weight-Bearing and Non-Weight-Bearing High-Flexion Activities2019
Author(s)
Kenichi Kono, Tetsuya Tomita, Hiroshi Inui, Takaharu Yamazaki, Tomofumi Kage, Teruya Ishibashi, Shoji Konda, Masashi Tamaki, Shuji Taketomi, Kazuomi Sugamoto, Sakae Tanaka, Darryl D’Lima
Organizer
International Scciety for Technology in Arthroplasty
Int'l Joint Research
