医師・患者双方に安心と安全を提供する術中骨折予防システムの開発

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26820160
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 酒井 利奈 北里大学, 医療衛生学部, 准教授 (10383647)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 人工股関節 / 術中骨折 / 人工股関節全置換術

Outline of Annual Research Achievements

当該年度では人工股関節置換術で生じる術中骨折に対して、骨折予防システムとなりうる科学的根拠に基づいた新しい診断技術を構築した。従来、人工股関節の固定性評価として、ステム挿入時の振動解析が提案されてきた。しかし、その解析を行うためには対象物へ直接器具を設置する必要があり、臨床応用は困難であった。直接器具を設置しない方法としては、周波数解析が提案されているが、固定性評価が主な目的であるため、術中骨折予防を視野に入れた研究は少ない。本研究では打ち込み力とハンマリング音の周波数を計測する際、あわせて有限要素解析を行うことで大腿骨内部の応力との関係性を明らかにした。解析により大腿骨上の応力は、フォルマント周波数が収束してから打ち込みを続けることで骨破壊に至る降伏応力を示すと予想した。基礎医学分野に物理的手法を導入する試みにより、科学的根拠に基づいた客観的かつ多面的評価が可能となった。本診断技術は医師にとって取り扱いやすく、患者にとって負担のない非侵襲の診断技術であり、本研究成果が応用展開された際には、医療現場の利用ニーズに応える「正確かつ低コストに測定可能とするシステム」となりうる。本研究課題の意義は、医師と患者双方にとっての安心と安全を提供することにある。現在、臨床研究段階にあるため実用化に近く、残された技術課題であるシステムの小型化をクリアできれば社会に十分に還元でき、有益性も高い。今後の展開として、現在申請中の特許と類似した技術に新知見を加えた新規特許の出願を予定している。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

術中骨折の発生原因として、ステム挿入時に十分な固定性が得られたかどうかの判断基準がなく、術者の経験や感覚に依存している点が問題である。打ち込みが少なすぎると固定不良が生じ、固定力を増すために過度に打ち込みを行うと、術中に骨折が生じることから、術中に科学的根拠に基づいた最適な打ち込みを実施することで術中骨折を回避することが可能となる。当該年度は術者の経験及び感覚に依存しない科学的根拠に基づいた客観的な評価指標の検討を行い、来年度の計画であった評価システムの小型化に着手した。

Strategy for Future Research Activity

次のステップへ進めるための技術的課題は集音システムの小型化と操作を単純化するためのソフトウェア開発である。集音システムは持ち運びに便利なタブレット程度の大きさを目指す。試作した集音システム小型デバイスを用い、2015年6月から基礎データの収集を開始する。その際、これまでと同等の手法を用いることから進捗はスムーズであることが予想できる。

Causes of Carryover

学会発表を行うための旅費を計上していたが、当該年度に得られた新知見を基に特許申請を行うため、学会発表を取りやめ、その際の旅費の計上分が余剰となった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

消耗品が不足しているため、今年度の旅費の計上分を充当する計画である。