2016 Fiscal Year Annual Research Report
Optimization of the number of screws required for posterior correction and fixation for adolescent idiopathic scoliosis patients
| Project/Area Number |
26462236
|
|---|
| Research Institution | Shinshu University |
|---|
Principal Investigator |
高橋 淳 信州大学, 学術研究院医学系, 准教授 (60345741)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
羽二生 久夫 信州大学, 学術研究院医学系, 准教授 (30252050)
小関 道彦 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (50334503)
加藤 博之 信州大学, 学術研究院医学系, 教授 (40204490)
二木 俊匡 信州大学, 医学部附属病院, 助教(診療) (80646539) [Withdrawn]
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 思春期特発性側弯症 / 後方矯正固定術 / 有限要素法 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、側弯症矯正手術で椎弓根に刺入するスクリューに生じる力学負荷を実験的・解析的に算出し、Skip Pedicle Screw Fixationにおいてskipするスクリューについて定量的な評価基準を確立することを目的としている。研究グループでは、スクリューに装着したロッドを回転して側彎を矯正する過程（ロッド回転過程）と、ロッドをスクリューに固定する過程（ロッド固定過程）の二つの手術過程が脊椎の力学状態に大きく影響すると考え、平成26年度および27年度にはロッド固定過程について検討を実施した。最終年度である平成28年度は、ロッド固定過程についてさらに考察を深めるとともに、ロッド回転過程についても検討を行った。
まずロッド回転過程について、3Dプリンタを用いて側弯を模擬した脊柱模型を製作し、これに摩擦の影響を排除した椎弓根スクリューを刺入してロッド回転時の力学状態を安定して計測可能な実験システムを構築した。実験の結果、矯正範囲の上下端では椎弓根スクリューを骨に押しつける方向の荷重、その隣では骨から引き抜ける方向の荷重が発生し、さらに内側の椎弓根スクリューに加わる荷重は小さいことが明らかになった。
次にロッド固定過程について、椎弓根スクリューに生じるひずみの計測結果から荷重ベクトルの算出を試みた。昨年度までの検討で得られている、実験結果と有限要素解析を組み合わせる算出手法を脊椎全体に対して適用したところ、一意の解を得るには至らなかったが、提案手法の有用性が示唆された。
最後に、側弯症患者のX線CT画像に基づく患者別椎骨模型の構築手法を確立した。側弯症患者の椎骨は標準的な椎骨形態とは大きく異なっており、今後、この患者別模型を用いた力学実験は、オーダーメイドの手術計画に大きく貢献すると期待される。
|
