2022 Fiscal Year Research-status Report
側弯症手術の低侵襲化を目指す計算機シミュレーションの高精度化
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20K12595
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
小関 道彦 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (50334503)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 淳 信州大学, 学術研究院医学系, 教授 (60345741)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | バイオメカニクス / 脊椎側弯症 / 有限要素解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、側弯症に対する外科的治療の侵襲を低減する方法について計算機シミュレーションを援用して検討し、短い固定範囲で十分な矯正効果を得る新しい手術手法を提案することを目的としている。本年度は、以下の3項目について検討を実施した。
[1] 昨年度の検討で構築した、肋骨と胸骨からなる胸郭を含むモデルを用いた応力解析を行った。脊椎の側弯・椎骨の回旋・肋骨の隆起という側弯症患者の特徴的な姿勢は、胸郭を付した解析モデルの脊椎を側弯させても椎骨の回旋・肋骨の隆起は再現できないが、胸郭の移動を制限することにより側弯症患者の上体姿勢に類似する形状を再現した。これより、胸郭の変形のしにくさが側弯症患者特有の上体姿勢に影響していると示唆された。この結果について学会発表を行った。
[2] 昨年度の検討で実施したX線CT画像に基づくモデルを用いた解析手順は、高額なソフトウェアと多大な工数を要するものであり、単一の症例しか分析することができず臨床活用は難しいものだった。そこで本年度は、特別な工学的知識をもたない医師にも活用可能とすることを目的として手法の簡便化を試みた。フリーソフトウェアを用いて少ない工数で昨年度の検討結果と同等な結果を得る手順を確立し、複数の症例に適用した。その結果、短い固定範囲で手術した後に側弯が増悪したいずれの症例でも固定範囲の変形は小さいことを示した。この結果について学会発表を予定している。
[3] シミュレーション結果の検証に用いる脊椎模型においては、脊椎の変形のしにくさ（固さ）の設定が重要となる。周囲の筋腱などによって決まる脊椎の固さを椎間板に代表させて表現した模型を構築し、模擬手術実験を実施した。脊椎を後方から固定する方法および前方から固定する方法の２つの術式に対して適用し、両者ともに臨床例と類似した結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度、３つの検討を並行して実施することにより、そのうち２つの課題に対して学会発表を行える成果を得ることができた。しかし、これらの３テーマを統合することはできておらず、このため当初の本研究の目的である、側弯症に対する最適かつ低侵襲な固定範囲の導出に至っていない。このため進捗状況は「やや遅れている」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に3テーマの検討内容の統合を行う予定としていたが、テーマごとに統合前に検討すべき事項が検出され、それらに取り組んだことにより上記の成果が得られた。次年度に、[1]で構築した解析モデルの妥当性を[3]の実験モデルで確認するとともに、[2]の臨床データと比較することにより、これまでの検討内容を統合し、側弯症に対する新しい術式の提案を行いたい。
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| Causes of Carryover |
本年度、個別テーマごとの検討がやや遅れ、全体としての達成に至らなかったため、本研究を１年間延長して実施することとした。次年度使用額は、この延長期間の解析ソフトウェアのライセンス費や実験材料費として利用する。また、本年度に得られた研究成果の学会発表を行う際の旅費として使用する予定である。
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