人工膝関節置換術における関節面圧測定装置の開発研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63870056
• Research Institution: RESEARCH INSTITUTE OF APPLIED ELECTRICITY, HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 神谷 瞭 北海道大学, 応用電気研究所, 教授 (50014072)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴田 政廣 北海道大学, 応用電気研究所, 助手 (60158954) ; 黒沢 秀樹 手稲渓仁会病院, 医師 ; 安田 和則 北海道大学, 医学部, 講師 (20166507) ; 金田 清志 北海道大学, 医学部, 教授 (60000957) ; 山越 憲一 北海道大学, 応用電気研究所, 助教授 (40014310)
• Keywords: 人工膝関節 / コンポ-ネント固定位置 / 関節面圧分布計測システム / 膝関節運動制御システム / マイクロコンピュ-タ-システム / グラフィックディスプレイ / 屍体膝実験 / 膝関節機能

Research Abstract

本研究の目的は、膝関節運動に伴う人工膝関節の大腿脛骨関節面の圧分布変化を定量的に計測し、これによりコンポ-ネントの固定位置評価を行ない、その修正を手術中に可能にする計測システムを研究・開発することであった。初年度では、人工膝関節面圧分布計測システムを試作し、屍体膝実験、および臨床試用を行ない、そのシステムの評価をした。得られたデ-タはフロッピ-ディスクに収め、目的に応じてマイクロコンピュ-タで解析できるようにした。次年度では、このシステムを改良し、圧センサを高容量のものに変えた。更に、膝関節に再現性ある定量的負荷を与える目的で膝関節運動制御システムを開発・製作した。この制御方法はある一定の関節運動と足底力パタ-ンをあらかじめ作成しておき、その各々のデ-タに対して独立にサ-ボ制御するものである。これにより、歩行、椅子からの立ち上がりなどの日常生活における様々な膝関節運動をシミュレ-トすることが可能である。この両システムを用いた実験研究を行なった。屍体膝実験では脛骨コンポ-ネントの位置を変え、膝関節運動に伴う関節面圧分布を連続的に計測した。更に人之靱帯付き人工関節の場合も考慮した実験も行ないその結果に検討した。
この他に、膝関節機能を理解するために、伸びトランスデュ-サを用いた膝十字靱帯の機能分析研究、膝関節コンピュ-タシミュレ-ション開発の基礎的研究として有限要素法による解析研究も併せて行なった。

Research Products

• [Publications] 黒沢秀樹、山越憲一、中島睦浩、神谷瞭: "人工膝関節面圧測定システムの開発" 日関外誌. 8. 117-128 (1989)
• [Publications] 黒沢秀樹、安田和則、山越憲一、神谷瞭: "関節内および関節外前十字靱帯再建術における靱帯錨着位置の定量的検討" 日整会誌. 63. 1228-1236 (1989)
• [Publications] 中嶋睦浩、黒沢秀樹、山越憲一、大沼英雄、神谷瞭: "膝関節運動制御システムの開発ー人工関節面圧分布計測への応用ー" 整形外科バイオメカニクス. 9. (1989)
• [Publications] 黒沢秀樹、中嶋睦浩、山越憲一: "膝関節運動負荷システムの開発と人工関節面圧分布計測への応用" 別冊整形外科. 18. (1990)
• [Publications] 黒沢秀樹、沖原匡、山越憲一: "三次元有限要素法による頸椎および膝関節の応力・変形解析" 別冊整形外科. 18. (1990)
• [Publications] Hideki KUROSAWA,Ken-ichi Yamakoshi: "SIMULTA NEOUS MEASUREMENT OF CHANGES IN LENGTH OF CRUCIATE LIGAMENTS DURING HUMAN KNEE MOTION" Clin Orthop. (1990)