ロボティックアーム支援人工股関節の高精度三次元動態解析と患者満足度上昇への応用

• Project/Area Number: 23K15690
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 原 大介 九州大学, 大学病院, 助教 (30906350)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2027: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 股関節 / 人工股関節 / 動態解析 / ロボティックアーム / イメージマッチング

Outline of Research at the Start

股関節疾患に対する人工股関節置換術 (THA)は除痛効果・関節機能改善に対して極めて有効な手術であり、インプラントを至適な設置位置・角度で挿入することが脱臼予防に極めて重要であるが、マニュアルでのインプラント設置は誤差が大きいことが報告されている。
近年、正確なインプラント設置を目指してロボティックアーム支援システム (Mako)が開発され、より正確なインプラント設置が可能となったが、術後の関節動態や患者満足度への影響は不明な点が多い。
本研究の目的は、人工股関節の三次元動態を高精度で解析・可視化し、Mako使用THAとマニュアルTHAを比較し、関節動態の違いを明らかにすることである。

Outline of Annual Research Achievements

股関節疾患に対する人工股関節置換術 (THA)は除痛効果・関節機能改善に対して極めて有効な手術であり、インプラントを至適な設置位置・角度で挿入することが脱臼予防に極めて重要であるが、マニュアルでのインプラント設置は誤差が大きいことが報告されている。
近年、正確なインプラント設置を目指してロボティックアーム支援システム (Mako)が開発され、より正確なインプラント設置が可能となったが、術後の関節動態や患者満足度への影響は不明な点が多い。本研究の目的は、人工股関節の三次元動態を高精度で解析・可視化し、Mako使用THAとマニュアルTHAを比較し、関節動態の違いを明らかにすることである。
2023年度はMakoとマニュアル、CT-based navigation使用下のTHAについてカップの設置制度を比較し、学会で報告した。また、Makoの使用モードの1つであるenhanced modeにおけるステム設置評価の精度を学会で報告した。術後CTを使用した股関節可動域シミュレーションをMakoとマニュアルで比較した研究を今後学会で報告し、論文作成を行う予定である。
Makoは主にカップ設置が困難な症例に頻用されており、これらの症例に対する有効性を証明スべくデータ蓄積を進める。また、Mako使用時に新しいステム (full HA coated stem)が本邦で承認されたため、このfull HA coated stemについても症例数を増やし、臨床成績や関節動態への影響を検討していく。
動態解析を中心に今後もさらなるデータ蓄積を行い、論文化を念頭に研究を進めていく予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

精度について複数の学会報告を行い、術後シミュレーションについても学会発表、論文作成ができる程度の症例数が集まっているため。

Strategy for Future Research Activity

精度や術後シミュレーションについて論文作成し、動態解析についても症例数を蓄積し、発表を目指す。

Research Products

• [Presentation] MAKOを使用したprimary THAにおいてステム前捻の術中計測は正確か (2023)
  • Author(s): 黒木陽介, 佐藤太志, 本村悟朗, 濵井 敏, 川原慎也, 原 大介, 宇都宮健, 北村健二, 中島 康晴
  • Organizer: 第50回 日本股関節学会学術集会
• [Presentation] DDH由来の二次性変形性股関節症に対するTHAにおけるカップ設置位置, 角度の精度‐MAKO, CT Navi, Manualでの比較‐ (2023)
  • Author(s): 小西俊己, 佐藤太志, 濵井 敏, 川原慎也, 原 大介, 宇都宮健, 本村悟朗, 山手智志, 中尾侑貴, 中島康晴
  • Organizer: 第50回 日本股関節学会学術集会
• [Presentation] Primary THAにおけるロボティック支援, CTナビゲーション, マニュアルのインプラント設置精度の比較 (2023)
  • Author(s): 佐藤太志, 濵井 敏, 原 大介, 川原慎也, 本村悟朗, 宇都宮健, 中島康晴
  • Organizer: 第50回 日本股関節学会学術集会