TKAインプラントCR型、PS型、MP型タイプ別の筋骨格モデルの開発

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K11221
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 山田 拓実 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 教授 (30315759)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大見 武弘 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 理学療法士 (50749190)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: TKA / PCL / CRタイプ

Outline of Annual Research Achievements

1）PCL温存（CR型）筋骨格モデルの作成の取り組み
筋骨格モデリング・解析ソフトウェアSoftware for Interactive Musculoskeletal Modeling　（Musculo Graphics, Santa Rosa, USA ）SIMM）を使用して、PCLを拘束条件として膝関節のキネマティックスモデル（Mocap model）を作成した．以下の3つのモデルを作成した、①脛骨の大腿骨に対し前方移動は自由、後方移動のみ拘束②脛骨の大腿骨に対して前方移動・後方移動ともに自由、③脛骨の大腿骨に対して前方・後方ともに拘束。ACL・PCLともに機能しているXp型人工膝関節置換術術後患者の歩行データで3つのモデルでの立脚期での脛骨の前方移動量を計算し比較した。③のモデル最大3.5mmに対し①②のモデルでは最大12．5mmとなり望まれる結果となった。
2）PS型モデル　CR型モデルの作成に準拠し、post-cam機構を拘束条件として膝関節のキネマティックスモデル（Mocap model）を作成する。post-camの接触は、膝関節屈曲20°で開始するように設計する。これに関しては現在、SIMMの拘束条件を変えるアプローチと、膝関節角度によりモデルを変えるアプローチの2つで検討を進めているところである。
3）MP型　　CR型モデルの作成に準拠し、大腿骨内側上顆の脛骨関節面上の前後移動量を拘束条件（0mm）として膝関節のキネマティックスモデル（Mocap model）を作成する。大腿骨外側上顆は、膝屈曲に伴い15mm前後移動するように設計する。これに関しては、まだ検討を始めていない。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

筋骨格モデルの作成に当たり，Software for Interactive Musculoskeletal Modeling（MusculoGraphics, Santa Rosa, USA ）SIMM）のサポート担当者が新型コロナの影響で在宅勤務となり対面での打合せが実施できなくモデル作成において支障があった。

Strategy for Future Research Activity

作成できたPCL温存（CR型）筋骨格モデルを利用して、健常者、PCL損傷者、TKA各タイプを対象として歩行データの分析を進める。拘束条件の違いにより計算される脛骨前後移動量と関節間力の前後剪断力について検討していく。PS型、MP型のモデルの作成を進める。

Causes of Carryover

現状、CR型の筋骨格モデルの作成まで進んだところで、PS型モデルおよびMP型モデル設計まで進んでいない。そのため、各モデルの歩行データの計測のために請求していた消耗品、人件費の支出が行われておらず差異が生じた。23年度以降に使用して計測を進める予定である。