2021 Fiscal Year Annual Research Report
Research on construction of mechanical model for lower extremity joints
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19H02023
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
小林 公一 新潟大学, 医歯学系, 教授 (70296317)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 達也 新潟大学, 医歯学系, 助教 (30821813)
プラムディタ ジョナス 日本大学, 工学部, 准教授 (50615458)
田邊 裕治 新潟大学, 自然科学系, フェロー (60143020)
大森 豪 新潟医療福祉大学, 健康科学部, 教授 (70283009)
坂本 信 新潟大学, 医歯学系, 教授 (80215657)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 生体力学 / 膝関節 / 前十字靭帯 / 生体内評価 / 筋骨格モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は同一被験者の前十字靭帯（ACL）損傷前後の5膝を対象として、立位スクワット動作を解析した。屈曲軸である大腿骨後顆軸（GCA）と、大腿骨上顆突起を結んだ軸（TEA）の回旋量および両軸の内外側端点前後移動量を算出し、靱帯に作用する張力の指標として靭帯付着部間距離を求めた。伸展位から屈曲30°の範囲においてGCAとTEAの回旋量は損傷後に有意に減少した。GCAとTEAの外側端点の後方移動量も損傷後に有意に減少した。付着部間距離変化量は損傷後に有意に増加した。片側前十字靭帯損傷膝と対側健常膝それぞれ7例を対象に内旋または外旋トルク（3.5 Nm）負荷時の回旋量を評価した。その結果、損傷膝では脛骨がより外旋し、かつ回旋量が減少する傾向を示した。以上の結果を基に、筋骨格モデル解析ソフトウエア（Anybody）を用いた個体別関節形状モデルによる力学解析について検討した。
脛骨における関節面の前後傾斜は安定性やキネマティクスに影響を与えることから、関節再建術の術前計画や関節損傷の発生メカニズムを検討する上で重要な因子である。そこで、関節面を半自動推定する手法を提示するとともに、関節軟骨の存在範囲と比較した。９膝の近位脛骨MR矢状断画像において脛骨関節面の内側部と外側部関節軟骨と軟骨下骨の境界点を手動抽出し、スプライン補間後その接線と水平方向とのなす角が40°となる点を関節面の前方点ならびに後方点と半自動決定した。目視により決定された関節軟骨の前縁点および後縁点を真値として距離誤差を求めたところ、内側部で1.2 ± 0.2 mm、外側部で2.0 ± 0.8 mmであった。半自動決定した点群と目視で決定した点群からそれぞれ近似平面を算出し、その法線ベクトルを比較した結果、角度差異は内側部で1.0°± 0.7°、外側部で3.6°± 2.5°となった。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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