Analysis of patellofemoral kinematics using 3D-to-2D registration

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K18043
• Research Institution: Tokyo International University
• Principal Investigator: 生田 太 東京国際大学, 医療健康学部, 教授 (10810799)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 変形性膝関節症 / 膝蓋大腿関節 / 膝蓋骨 / 膝前面痛 / 膝キネマティクス / しゃがみ込み動作

Outline of Annual Research Achievements

本研究は目的は、しゃがみ込み動作時の膝蓋大腿関節の接触点を明らかにすることである。この研究は、中高齢者に多い、しゃがみ込み動作時の膝前面痛のメカニズムの解明につながると考えられる。
その方法は、1) 被験者の下肢CTを撮像し、コンピュータ上で、膝（大腿骨、脛骨、膝蓋骨）の三次元骨モデルを作成する。2) 被験者のしゃがみ込み動作をX線透視診断装置（動的なレントゲン撮影）にて撮像する。3) 1)で得られた三次元骨モデルと2)の画像を、コンピュータ上でマッチング（重ね合わせ）をして、膝蓋大腿関節の運動を分析する。4) そこから得られたデータより、膝蓋大腿関節の接触点を分析する。
研究開始時点において、4)の作業で必要なソフトがないため、新たに分析ソフトを開発する必要があった。色々な会社に問い合わせ、最初に話し合いを進めたソフト開発会社では、何度も意見交換をしたものの、最終的に希望するような分析ソフトが作れないことが分かった。その後、別の会社との共同開発が進み、現在は簡単なデモ機まで完成している。2022年上半期での完成を見ざし、ソフト開発会社と最終調整を進めている最中である。
一方、被験者のリクルートおよび、しゃがみ込み動作のデータ収集は終了した。得られたデータはDICOM（医用画像の共通規格）データであるため、それを変換・編集する必要がある。現在は、DICOMデータの編集中であり、被験者の7割程度の三次元骨モデルが完成している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

上述の通り、分析ソフトの開発が難航している。とはいえ、研究計画の立案時では、分析ソフトの開発期間を1年としており、現在は分析ソフトの開発の目処が立っているので、研究の遅れは取り戻すことができると見込んでいる。

Strategy for Future Research Activity

まずは分析ソフトの開発である。
同時に、全ての三次元骨モデルの作成、コンピュータ上でのマッチングをした後、新たに開発した分析ソフトを用いて、膝蓋大腿関節の接触点を分析していく。

Causes of Carryover

今年度の予定は、分析ソフトの開発であり、研究予算の全額を分析ソフトに費やす予定だったが、その開発が遅れたため、次年度への持越しとなった。なお、現在、分析ソフトはデモ機まで出来ており、次年度の上半期には完成予定である。