2013 Fiscal Year Research-status Report
周期的屈伸デバイスを用いた膝モーションイメージングシステムの開発
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25670645
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
西井 孝 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 寄附講座准教授 (70304061)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 壽 大阪大学, 医学部附属病院, 准教授 (40294087)
中田 研 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00283747)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | MRI / 膝 / リアルタイムイメージング / 屈伸運動 |
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| Research Abstract |
関節の多様な病態評価にむけて、静止状態の関節形態・組成に関する画像評価だけでなく、動的状態の関節を良好な画質精度でリアルタイムにイメージングできるシステムや撮像法の開発を推進した。本年度は膝周期的屈伸デバイスの作成とボランティアでの臨床試験撮影を中心に研究をおこなった。
まず、任意の周期・スピードで約0-80度の膝関節の屈伸運動の往復をくりかえす自動制御ができる膝周期的屈伸デバイスを考案・作成した。一定速度の周期運動が可能となるよう試行錯誤の結果、駆動装置の複動エアシリンダーを金属アーチファクトが最小となる磁性体・固定位置に変更し完成した。被験者は検査側を下にした側臥位とし、屈伸制御デバイスの駆動板に検査下腿を固定し、その上部に必要最小限の下腿動作スペースを確保した上部板を設計した。上部板とスライドベットにフェーズドアレイコイルを配備し、体格の大きい被験者でもMRIボア内に収納可能なサイズ設計には留意した。
3テスラ クローズボア型 MRIを用い、real-time MRI法（高速撮影用TrueFISP sequence：1フレーム画像撮像時間約0.5秒）とcine-PC MRI法（数周期撮影後各位相時画像を集積し0.1秒/フレームの屈伸連続イメージを作成）の２つの高速連続撮像シークエンスを用いた動的関節撮影を、膝周期的屈伸デバイスの周期運動速度を替えながら撮影をおこなった。ボランティアでの試験撮影では、往復周期4秒のスピードでのcine-PC MRI法が、最も滑らかで高精細、かつアーチファクトの少ない膝屈伸リアルタイムイメージングとなり、半月板の動きも確認できることがあきらかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた、屈伸デバイスの開発がほぼ完了し、ボランティアでの試験撮影をおこうことができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）膝モーションイメージング法の確立と正常膝運動の解析
まず完成された膝周期的屈伸デバイスの動作安定性・撮影再現性をボランティア10名で検証をおこなう。同時に画像撮影データをDICOMフォーマットで解析PCに移し、各周期運動中の間で大腿骨と脛骨間の相対的変位量と関節間距離、半月板の形態変化と変位量を計測し、正常膝における生理的な関節動態の解析をおこなう。
２）膝モーションイメージングの症例研究
各障害膝と正常膝間の関節動態比較および疼痛発生・時期と膝可動中の半月板の形態変化・変位量との関連性について検討する臨床研究を開始する。対象は、半月板損傷または前十字靱帯（ACL）損傷を有する膝関節障害例20例と正常ボランティア例10例とする。まず研究開始に先立ち、大学倫理審査委員会での研究承認を得て、研究の性格、具体的な研究方法、研究において予想される危険性と利益などを被験者に説明し同意を得る。3テスラ高磁場MRIと膝周期的屈伸デバイスを用い、内側・外側の大腿／脛骨関節中央矢状面でreal-time MRIとcine-PC MRI撮影および通常の関節形態・組成評価撮影（T1/T2強調像および高解像度FIESTA-C像）をおこなう。臨床症状では膝関節内由来の疼痛出現の有無とその関節角度を評価する。各周期運動中の間で大腿骨と脛骨間の相対的変位量と関節間距離、半月板の形態変化と変位量を計測し、各障害膝と正常膝間の関節動態比較および疼痛発生・時期と膝可動中の半月板の形態変化・変位量との関連性について検討する。膝関節障害例は、関節鏡手術にて関節軟骨損傷評価を行うともに、半月板修復術やACL再建術などの治療をおこなう。治療後6か月時に、再度モーションイメージングを行い、外科的治療による生理的動態の安定化効果を評価する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初予定していた屈伸デバイスの開発がほぼ完了し、ボランティアでの試験撮影をおこうことができているが、デイバスでの脚固定部の変更や脚保持台の調整など若干こやまかな調整が必要なため
屈伸デバイスの脚固定部の変更や脚保持台の調整など若干こやまかな調整に使用する。
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