2020 Fiscal Year Research-status Report

3-dimensional comprehensive analysis of injured-/repaired meniscus and clarification of new suture techniques

Research Project

Project/Area Number	20K09409
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	前達雄大阪大学, 医学系研究科, 特任教授(常勤) (10569734)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中田研大阪大学, 医学系研究科, 教授 (00283747) 大堀智毅大阪大学, 医学部附属病院, 医員 (30869920) [Withdrawn]
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	半月板 / 変位 / 荷重
Outline of Annual Research Achievements	半月板は荷重分散、衝撃吸収、潤滑等の機能を有しており、膝関節における重要な役割を担っている。半月板の生体力学的研究は散見されるが、半月板単体の機能解析や膝関節における半月板の荷重分散や関節にかかる圧評価など、いずれも断片的な評価しかなされていなかった。一方で、損傷・修復半月板の荷重変化や関節間の圧変化、そして動態変化を総合的に評価することは治療法を確立する上で有意義と考える。そこで本研究は、1)半月板３次元動態の新しい評価方法の確立、及び2) 生理的な荷重環境である繰り返し垂直荷重・膝屈曲伸展運動を大腿骨―脛骨関節に行うことによる、損傷・修復半月板の荷重・動態、関節間圧の総合的評価法確立を目的としている。今年度は、膝関節の自然な運動を再現可能な生体力学試験用ロボットにブタ膝を装着し、膝屈曲伸展及び垂直荷重運動を行った際の半月板の動態をビデオカメラで撮影し、採取した画像からマーカーの動きを３次元計測するシステムを確立することを目標とした。まず、生体力学試験用ロボットにおける反射マーカーの動作誤差を評価するため、ブタ半月板をシートに貼付した上で、シートと半月板に反射マーカーを装着し、光学式カメラ５台を用いてその動きを計測したところ、本光学式モーションキャプチャーシステムにおいて、半月板の移動距離が1000μmで4％程度の誤差が生じることを示した。次に、生体力学試験用ロボットにブタ膝を装着し、外側半月板の外周に光学式マーカーを設置した上で、膝屈曲角度30、60及び90度における脛骨への垂直荷重負荷による半月荷重とマーカーの変位を計測し、その相関を示した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 半月板３次元動態の新しい評価方法の確立を今年度の主な目標としており、令和２年度においては、光学式マーカーを用いた半月板の動態計測における計測誤差を示し、さらに複合的に半月板荷重と動態を同時に評価する方法を確立した。
Strategy for Future Research Activity	令和２年度に行なった、新しい評価方法（荷重と変位を同時に計測）を用い、損傷半月における半月板の動態と荷重計測を令和３年度は行う予定である。
Causes of Carryover	コロナ禍での研究であり、新しい物品購入も進まない中での1年で、すでに所有している物品で研究を行なった。令和３年度は研究用ブタ膝の購入やマーカー、カメラシステムの更新、解析ソフトの購入などを予定している。