2021 Fiscal Year Research-status Report
Detection of the meniscal stress leading to individual prevention of knee osteoarthritis progression using wearable sensor
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21K21218
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
石井 陽介 広島大学, 医系科学研究科(保), 助教 (70908227)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 変形性膝関節症 / 半月板逸脱 / 歩行 / 動的超音波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、変形性膝関節症患者における半月板逸脱の動態に焦点を当て、歩行中の動態パターンごとに三次元動作解析機器から得られる運動力学因子と関係性を検討することで、半月板逸脱に関与する力学因子を抽出する。さらに、関係する運動力学因子をウェアラブルセンサー情報に落とし込むことで、半月板ストレスの簡易可視化を目指している。
研究計画に沿った昨年度の到達目標は、半月板逸脱動態と関連する力学因子の特定および逸脱動態のパターン分類化である。現在、変形性膝関節症者28名、健常高齢者8名のリクルートを行い、歩行中の半月板逸脱動態および運動力学情報を収集し、解析が終了している。また変形性膝関節者の逸脱動態からパターンを算出し、大きく3グループに分類できることを確認した。1グループにおいて、歩行中の逸脱動態の挙動量は外部膝関節内反モーメントと関係し、これらは共に健常高齢者より高値を示していた。したがって、従来支持されている、膝内側コンパートメント荷重負荷の増大が、半月板逸脱の増悪に関与する、信用に足る見解を得た。
半月ストレスの簡易可視化についても並行的に進めており、加速度データ解析が終了している。下腿の外側加速度ピーク値は、半月板逸脱と関連した外部膝関節内反モーメントと相関することを確認できた。今後は、変形性膝関節症者のサンプリング数を増やし、他の動態グループにおける、逸脱挙動量と運動力学因子の関係性を検討していく。そして、関連した運動力学因子をウェアラブルセンサー上で表出できるか検討することで、変形性膝関節症患者に対する、個別的な半月板ストレスの簡易可視化や治療戦略の提言に展開していく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では、歩行中の半月板逸脱動態の情報から、動態パターンに分類し、それぞれのパターン関連する運動力学的特徴を抽出、そしてウェアラブルセンサー上の可視化を目標としている。
動態パターンに関連する運動力学特徴の抽出に関しては、変形性膝関節症患者28名のリクルートおよび解析を終了し、3つの動態グループに分類した。また分類されたグループの一つで、半月板逸脱の挙動量と外部膝関節内反モーメントの関係性が確認でき、逸脱症例における力学的特徴の一端を検証することができた。加えて臨床データも同時収集しており、変形性膝関節症患者の代表症候の一つである歩行時疼痛とも関連を確認し、本研究結果の臨床的妥当性も得ることができた。これらの知見の一部は、第13回日本関節鏡・膝・スポーツ整形外科学会で発表している。
加えてウェアラブルセンサー上での可視化に関しては、外部膝関節内反モーメントと加速度情報の関連を検討し、下腿の外側加速度で可視化できることを確認している。
しかし動態グループの分類化が進んだ一方で、不十分なサンプル数から、一部のグループにおける運動力学因子の抽出化には至れていない。そのため、変形性膝関節症者のサンプリング数を増やし、全グループにおいて、関連する運動力学因子の特定化を優先して進めていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
半月板の逸脱動態パターンが複数確認でき、グループの分類化が進んでいる。一方で不十分なサンプル数から、一部の動態グループで関与する運動力学因子の抽出化には至れていない。したがって、今後は変形性膝関節症者のサンプリング数を予定より増やし、分類された全グループにおいて、関連する運動力学因子の特定化を慎重に進める必要がある。
ウェアラブルセンサー上の可視化については、角速度情報を含めた解析を追加し、運動力学因子をより反映できるか検討を進めていく。また逸脱動態グループごとに関与する運動力学因子の抽出化と並行し、加速度・角速度情報との関係性を検討していくことで、個別的な半月板ストレスの簡易評価ツールとなるよう研究を進めていく。
現在明らかとなった、半月板逸脱の動態パターン化、臨床症状と関連性について、第33回日本整形外科超音波学会で発表予定であり、国際誌への投稿準備も同時に進めていく。
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| Causes of Carryover |
コロナウィルスの影響で、参加予定の学会がウェブ開催となり、現地へ出張する機会がなくなった。そのため出張に伴う旅費が0となった。
今後、運動力学データおよび加速度情報の円滑な解析を進めるため、解析プログラムや対応機器の購入費に支出予定である。加えて、本研究結果を報告するための国内外の学会参加費、および国際論文化に向けた英文校正費も支出予定である。
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