2020 Fiscal Year Research-status Report

形態、アライメント、運動から見た変形性膝関節症の発症、進行メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number	19K18455
Research Institution	Niigata University
Principal Investigator	望月友晴新潟大学, 医歯学総合病院, 助教 (00773607)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	脛骨内側関節面 / 変形性膝関節症 / 関節面水平化現象 / 三次元 / 二次元 / 内反モーメント / X線 / 運動解析
Outline of Annual Research Achievements	変形性膝関節症（膝OA）の下肢アライメント内反化（Ｏ脚）は内反モーメントが直接的な内反化を引き起こす力学因子であるが、その内反モーメントは脛骨内側関節面傾斜に強く影響を受けていると想定される。内反モーメントを日常診療でルーティンに測定することは困難であるので、その結果として生じた荷重面水平化現象を捉えることで日常診療における膝OAのgrade評価や診断につながると考えられる。荷重面水平化現象は、究極的には二次元のX線で同定できる要因であると考えているが、それを証明するためには三次元評価で正確に水平化現象を証明し、運動との関連をみる必要がある。その上で、三次元から二次元に還元し、膝 OAの進行度評価や早期診断、スクリーニングに用いることができるのではないかと考えている。まず独自開発ソフトである三次元アライメント測定システム（KneeCAS)を用いて、荷重状態での脛骨関節面の地面からみた傾斜を測定した。関節面はきれいな平面ではないため、凹凸のある平面を、独自の平面近似測定方法を用いて三次元的に平面を設定し、その平面を座標系の冠状面、矢状面に投影して非荷重、荷重状態での地面に対する傾斜をOA患者と健常高齢者で測定した。その結果、健常高齢者では冠状面より矢状面を中心として、地面に対して脛骨の水平化現象を認めた。一方で、膝OA患者では矢状面よりも冠状面でより大きな変化を示し、三次元的に地面に対して傾斜を認めた。我々の仮説である荷重時の脛骨関節面の水平化現象が、健常、膝OA患者の両者で証明されたが、膝OA患者では、冠状面でより顕著な水平化現象を示した。今後はこの水平化現象と内反モーメントの関係を動的に証明し、最終的には二次元に還元するために、X線で同定できる有効なパラメターを発見していかなければならない。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 独自開発ソフトである三次元アライメント測定システム（KneeCAS)を用いて、荷重状態での脛骨関節面の地面からみた傾斜を測定した。関節面はきれいな平面ではないため、凹凸のある平面を、独自の平面近似測定方法を用いて三次元的に平面を設定し、その平面を座標系の冠状面、矢状面に投影して非荷重、荷重状態での地面に対する傾斜をOA患者と健常高齢者で測定した。その結果、健常高齢者では冠状面より矢状面を中心として、地面に対して脛骨の水平化現象を認めた。一方で、膝OA患者では矢状面よりも冠状面でより大きな変化を示し、三次元的に地面に対して傾斜を認めた。我々の仮説である荷重時の脛骨関節面の水平化現象が、健常、膝OA患者の両者で証明されたが、膝OA患者では、冠状面でより顕著な水平化現象を示した。これまでの上記の実績に加え、内反モーメントと荷重面水平化現象の相関を運動解析、三次元アライメント測定システム、三次元平面化手法を用いて証明することができた。
Strategy for Future Research Activity	次にVicon三次元運動解析とKneeCAS三次元アライメント測定システムを組み合わせることによって、大腿骨、脛骨の直接の骨軸変化を運動の中で証明（動的骨軸変化）していく。それによって、直接、地面から見た骨軸運動から荷重面水平化現象を証明していく。
Causes of Carryover	コロナによって学会がオンラインになることがほとんどで渡航費がなくなったため、次年度に繰り越しとなった。今年は解析に必要な物品購入や学会参加費に使用する予定である。