Three-dimensional kinematic analysis of hip joint

• Project/Area Number: 25870499
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Orthopaedic surgery; Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Satoshi Hamai 九州大学, 大学病院, 助教 (90643742)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2016: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2015: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 3次元動態解析 / 股関節 / 臼蓋形成不全症 / 寛骨臼移動術 / 大腿骨寛骨臼インピンジメント / 変形性股関節症 / 人工股関節置換術 / 動態解析

Outline of Final Research Achievements

Kinematics during weight-bearing activities, including gait, chair-rising, squatting, twisting, and golf swing, were analyzed using image-matching techniques for healthy, osteoarthritic, and replaced hips. This study revealed activity dependent kinematics of healthy hips with coordinated pelvic and femoral movements. Osteoarthritic hips showed limited ranges of coordinated motion of the pelvis and femur during each activity, especially in deeply flexed and rotated postures. Correction of acetabular coverage through periacetabular osteotomy did not directly decrease hip range of motion while squatting. In vivo 3D visualization of the clearance between the femoral head-neck junction and the acetabulum could assist surgeons in adequately identifying the location of impingement and confirming sufficient resection post-operatively. Although liner-to-neck contact during golf swing was observed in 27% of replaced hips, dynamic stability without excessive hip rotation was observed in all hips.

Research Products

• [Journal Article] Does participation in sports activities after periacetabular osteotomy degenerate the stage of osteoarthritis? (2017)
  • Author(s): Hara D, Hamai S, Fukushi J, Kawaguchi K, Motomura G, Ikemura S, Komiyama K, Nakashima Y.
  • Journal Title: Am J Sports Med. Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic Hip Kinematics in Patients with Osteoarthritis during Weight-Bearing Activities. (2016)
  • Author(s): Hara D, Nakashima Y, Hamai S, Higaki H, Ikebe S, Shimoto T, Yoshimoto K, Iwamoto Y.
  • Journal Title: Clin Biomech (Bristol, Avon) Volume: 32 Pages: 150-156
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Three-Dimensional Hip Joint Kinematics during Golf swing after Total Hip Arthroplasty. (2016)
  • Author(s): Hara D, Nakashima Y, Hamai S, Higaki H, Ikebe S, Shimoto T, Yoshimoto K, Iwamoto Y.
  • Journal Title: Am J Sports Med Volume: APR 1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Kinematic analysis of healthy hips during weight-bearing activities by 3D-to-2D model-to-image registration technique (2014)
  • Author(s): Hara D, Nakashima Y, Satoshi H, Higaki H, Ikebe S, Shimoto T, Hirata M,
  • Journal Title: BioMed Research International Volume: e-pub Pages: 206-212
  • DOI: 10.1155/2014/457573
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Subchondral fracture of the femoral head after acetabular fracture: a case report. (2014)
  • Author(s): Iida K, Hamai S, Yamamoto T, Nakashima Y, Motomura G, Ohishi M, Karasuyama K, Iwamoto Y.
  • Journal Title: J Med Case Rep. Volume: 19 Issue: 1 Pages: 1-4
  • DOI: 10.1186/1752-1947-8-447
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] hio-pubic stress fracture after peri-acetabular osteotomy in patients with hip dysplasia. (2014)
  • Author(s): Hamai S, Nakashima Y, Akiyama M, Kuwashima U, Yamamoto T, Motomura G, Ohishi M, Iwamoto Y.
  • Journal Title: Int Orthop. Volume: 38 Issue: 10 Pages: 2051-2056
  • DOI: 10.1007/s00264-014-2375-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Three-dimensional kinematics during sports activity after total hip arthroplasty (2017)
  • Author(s): Satoshi Hamai, Yasuharu Nakashima, Keisuke Komiyama, Daisuke Hara, Kensei Yoshimoto, Kyohei Shiomoto
  • Organizer: 2017 ICJR Japan Hip & Knee
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 2017-04-14
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] How does transtrochanteric rotational osteotomy change the dynamic three-dimensional intact ratio in hips with osteonecrosis of the femoral head? -a new method and pilot study- (2017)
  • Author(s): Daisuke Hara, Yasuharu Nakashima, Satoshi Hamai, Kensei Yoshimoto, Keisuke Komiyama, Kyohei Shiomoto, Scott A. Banks
  • Organizer: 2017 Annual Meeting of Orthopaedic Research Society
  • Place of Presentation: San Diego
  • Year and Date: 2017-03-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 人工股関節全置換術後の歩行時におけるcup-head translationの検討 (2016)
  • Author(s): 濵井 敏、中島康晴、原 大介、吉本憲生、福士純一、本村悟朗、岩本幸英
  • Organizer: 第43回日本股関節学会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2016-11-04
• [Presentation] エアロバイク時における人工股関節の三次元動態解析 (2016)
  • Author(s): 小宮山敬祐、中島康晴、濵井 敏、日垣秀彦、王 亦峰、吉本憲生、塩本喬平
  • Organizer: 第43回日本臨床バイオメカニクス学会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2016-10-08
• [Presentation] イメージマッチング法を用いた寛骨臼移動術前後の股関節動態解析 (2016)
  • Author(s): 吉本憲生、中島康晴、濵井 敏、日垣秀彦、王 亦峰、権藤大貴、小宮山敬祐、塩本喬平、池部 怜
  • Organizer: 第43回日本臨床バイオメカニクス学会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2016-10-08
• [Presentation] 人工股関節全置換術後の歩行時におけるcup-head translationの検討 (2016)
  • Author(s): 濵井 敏、中島康晴、吉本憲生、原 大介、日垣秀彦、岩本幸英
  • Organizer: 第43回日本臨床バイオメカニクス学会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2016-10-08
• [Presentation] 動態解析からみた人工関節置換術後のスポーツ活動 (2016)
  • Author(s): 濵井 敏、中島康晴、岡崎 賢、小宮山敬祐、村上剛史、原 大介、王 亦峰、池部 怜、日垣秀彦、岩本幸英
  • Organizer: 第42回日本整形外科スポーツ医学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2016-09-16
• [Presentation] 人工股関節全置換術後、歩行時においてcup-head translationはどの程度起こりえるか？ (2016)
  • Author(s): 濵井 敏、中島康晴、原 大介、吉本憲生、山本卓明、福士純一、本村悟朗、岩本幸英
  • Organizer: 第46回日本人工関節学会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2016-02-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] イメージマッチング法を用いた寛骨臼移動術後の股関節動態解析 (2016)
  • Author(s): 吉本憲生、中島康晴、濵井 敏、日垣秀彦、権藤大貴、小宮山敬祐
  • Organizer: 第52回九大生体材料・力学研究会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] Dynamic hip kinematics during golf swing after total hip arthroplasty (JSRA selected poster) (2015)
  • Author(s): Hara D, Nakashima, Hamai S, Higaki H, Ikebe S, Shimoto T, Yoshimoto K, Kanazawa M, Kohno Y, Iwamoto Y
  • Organizer: The AAHKS 25th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • Place of Presentation: Dallas, TX, USA
  • Year and Date: 2015-11-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ゴルフスイングにおける人工股関節置換術後の三次元動態解析 (2015)
  • Author(s): 原 大介、中島康晴、濵井 敏、日垣秀彦、池部 怜、下戸 健、吉本憲生、平田正伸、金沢正幸、河野裕介、岩本幸英
  • Organizer: 第50回日本股関節学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-10-31
• [Presentation] イメージマッチング法を用いた寛骨臼移動術後の股関節動態解析 (2015)
  • Author(s): 吉本憲生、中島康晴、濵井 敏、原 大介、日垣秀彦、池部 怜、岩本幸英
  • Organizer: 第50回日本股関節学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-10-31
• [Presentation] ゴルフスイングにおける人工股関節置換術後の三次元動態解析 (2015)
  • Author(s): 原 大介、中島康晴、濵井 敏、日垣秀彦、池部 怜、下戸 健、吉本憲生、平田正伸、金沢正幸、河野裕介、岩本幸英
  • Organizer: 第30回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2015-10-22
• [Presentation] イメージマッチング法を用いた寛骨臼移動術後の股関節動態解析 (2015)
  • Author(s): 吉本憲生、中島康晴、濵井 敏、原 大介、日垣秀彦、池部 怜、岩本幸英
  • Organizer: 第30回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2015-10-22
• [Presentation] Dynamic hip kinematics during golf swing in patients after total hip arthroplasty (2015)
  • Author(s): Hamai S, Nakashima Y, Hara D , Higaki H, Ikebe S, Shimoto T, Hirata M, Kanazawa M, Kohno Y, Iwamoto Y
  • Organizer: 28th Annual Congress of International Society for Technology in Arthroplasty
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
  • Year and Date: 2015-09-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dynamic hip kinematics during golf swing in patients after total hip arthroplasty (2015)
  • Author(s): Hamai S, Nakashima Y, Hara D , Higaki H, Ikebe S, Shimoto T, Hirata M, Kanazawa M, Kohno Y, Iwamoto Y
  • Organizer: 2nd Pan Pacific Orthopaedic Congress
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
  • Year and Date: 2015-08-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ゴルフスイングにおける人工股関節の三次元動態解析 (2015)
  • Author(s): 原 大介、中島康晴、濵井 敏、日垣秀彦、池部 怜、下戸 健、吉本憲生、平田正伸、金沢正幸、河野裕介、岩本幸英
  • Organizer: 第7回日本関節鏡・膝・スポーツ整形外科学会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2015-06-18
• [Presentation] ゴルフスイングにおける人工股関節の三次元動態解析 (2015)
  • Author(s): 原 大介、中島康晴、濵井 敏、日垣秀彦、池部 怜、下戸 健、吉本憲生、金沢正幸、河野裕介、岩本幸英
  • Organizer: 第129回西日本整形・災害外科学会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2015-06-13
• [Presentation] Dynamic hip kinematics during golf swing in patients after total hip arthroplasty (2015)
  • Author(s): Daisuke Hara, Yasuharu Nakashima, Satoshi Hamai, Higaki Hidehiko, Satoru Ikebe, Takeshi Shimoto, Masanobu Hirata, Masayuki Kanazawa, Yusuke Kohno, Yukihide Iwamoto
  • Organizer: The 61th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • Place of Presentation: Nevada, USA
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-03-31
• [Presentation] 人工股関節全置換術前後における深屈曲位からの立ち上がり動作時の動態解析 (2014)
  • Author(s): 池部 怜、王 亦峰、日垣秀彦、石川 篤、白石義孝、下戸 健、中西義孝、原 大介、濵井 敏、中島康晴
  • Organizer: 第41回日本臨床バイオメカニクス学会
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [Presentation] ゴルフスイング時における生体膝および生体股関節の動態解析 (2014)
  • Author(s): 王 亦峰、池部 怜、日垣秀彦、石川 篤、白石義孝、下戸 健、中西義孝、原 大介、濵井 敏、中島康晴、岩本幸英
  • Organizer: 第41回日本臨床バイオメカニクス学会
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [Presentation] ゴルフスイング時における人工股関節置換術後の三次元動態解析 (2014)
  • Author(s): 原 大介、中島康晴、濵井 敏、日垣秀彦、池部 怜、下戸 健、平田正伸、金沢正幸、河野裕介、岩本幸英
  • Organizer: 第41回日本臨床バイオメカニクス学会
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [Presentation] イメージマッチング法を用いた股関節三次元動態解析 -健常股とOA股の比較- (2014)
  • Author(s): 濵井 敏、中島 康晴、原 大介、池部 怜、日垣 秀彦、岩本 幸英
  • Organizer: 第42回日本関節病学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-11-06 – 2014-11-07
• [Presentation] 進行期変形性股関節症に対する寛骨臼移動術：術後成績への影響因子に関する検討 (2014)
  • Author(s): 濵井 敏、中島康晴、河野裕介、山本卓明、福士純一、本村悟朗、大石正信、秋山美緒、岩本幸英
  • Organizer: 第50回日本股関節学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-10-31 – 2014-11-01
• [Presentation] 体幹ひねり動作時における股関節を対象とした動態解析 (2014)
  • Author(s): 日垣 秀彦，王 亦峰，池部 怜，白石 善孝，下戸 健，中西 義孝，原 大介，濵井 敏，中島 康晴，岩本 幸英
  • Organizer: 日本機械学会 第25回バイオフロンティア講演会
  • Place of Presentation: 鳥取
  • Year and Date: 2014-10-03 – 2014-10-04
• [Presentation] ゴルフスイング時における生体膝および生体股関節の動態解析 (2014)
  • Author(s): 日垣 秀彦，王 亦峰，池部 怜，白石 善孝，下戸 健，中西 義孝，原 大介，濵井 敏，中島 康晴，岩本 幸英
  • Organizer: 日垣 秀彦，王 亦峰，池部 怜，白石 善孝，下戸 健，中西 義孝，原 大介，濵井 敏，中島 康晴，岩本 幸英
  • Place of Presentation: 鳥取
  • Year and Date: 2014-10-03 – 2014-10-04
• [Presentation] In Vivo Hip Kinematics in Healthy Subjects and Patients With Osteoarthritis During Weight-Bearing Activities (2014)
  • Author(s): Daisuke Hara, Yasuharu Nakashima, Satoshi Hamai, Higaki Hidehiko, Takeshi Shimoto, Satoru Ikebe, Masanobu Hirata, Masayuki Kanazawa, Yusuke Kohno, Yukihide Iwamoto
  • Organizer: The 27th Annual Congress of the International Society for Technology in Arthroplasty
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-27
• [Presentation] 深屈曲位および椅子からの伸展動作を対象とした股関節の動態解析 (2014)
  • Author(s): 池部 怜，日垣 秀彦，白石 善孝，下戸 健，中西 義孝，原 大介，濵井 敏，中島 康晴，岩本 幸英
  • Organizer: 日本機械学会 2014年度年次大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] イメージマッチング法を用いた股関節三次元動態解析 -健常股とOA股の比較- (2014)
  • Author(s): 原 大介、中島康晴、濵井 敏、日垣秀彦、下戸健、池部 怜、平田正伸、金沢正幸、河野裕介、岩本幸英
  • Organizer: 第50回九大生体材料・力学研究会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2014-08-22
• [Presentation] イメージマッチング法を用いた股関節三次元動態解析 -健常股とOA股の比較- (2014)
  • Author(s): 原 大介、中島康晴、濵井 敏、日垣秀彦、下戸 健、池部 怜、平田正伸、金沢正幸、河野裕介、岩本幸英
  • Organizer: 第127回西日本整形・災害外科学会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2014-06-07 – 2014-06-08
• [Presentation] 寛骨臼移動術後のスポーツ活動調査 (2014)
  • Author(s): 原 大介、中島康晴、濵井 敏、山本卓明、本村悟朗、大石正信、秋山美緒、平田正伸、金沢正幸、河野裕介、岩本幸英
  • Organizer: 第87回日本整形外科学会学術総会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2014-05-22 – 2014-05-25
• [Presentation] In Vivo Hip Kinematic Analysis of the Hip during Activities of Daily Living. (2014)
  • Author(s): Hara D, Nakashima, Hamai S, Higaki H, Shimoto T, Ikebe S, Akiyama M, Hirata M, Kanazawa M, Kohno Y, Iwamoto Y
  • Organizer: The 60th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • Place of Presentation: New Orlens, LA, USA
• [Presentation] イメージマッチング法を用いた股関節三次元動態解析 (2013)
  • Author(s): 原 大介、中島 康晴、濵井 敏、山本 卓明、大石 正信、本村 悟朗、佐藤 太志、秋山 美緒、平田 正伸、日垣 秀彦、下戸 健、池部 怜、岩本 幸英
  • Organizer: 第125回西日本整形・災害外科学会
  • Place of Presentation: 久留米
• [Presentation] イメージマッチング法を用いた股関節三次元動態解析 (2013)
  • Author(s): 原 大介、中島 康晴、濵井 敏、日垣 秀彦、下戸 健、池部 怜、秋山 美緒、平田 正伸、金沢 正幸、河野 裕介、岩本 幸英
  • Organizer: 第49回九大生体材料・力学研究会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] イメージマッチング法を用いた股関節三次元動態解析 (2013)
  • Author(s): 原 大介、中島 康晴、濵井 敏、平田 正伸、日垣 秀彦、池部 怜、下戸 健、岩本 幸英
  • Organizer: 第28回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 千葉
• [Presentation] イメージマッチング法を用いた股関節三次元動態解析 (2013)
  • Author(s): 原 大介、中島 康晴、濵井 敏、日垣 秀彦、下戸 健、池部 怜、岩本 幸英
  • Organizer: 第40回日本臨床バイオメカニクス学会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] イメージマッチング法を用いた股関節三次元動態解析 (2013)
  • Author(s): 原 大介、中島 康晴、濵井 敏、日垣 秀彦、下戸 健、池部 怜、平田 正伸、金沢 正幸、河野 裕介、岩本 幸英
  • Organizer: 第49回日本股関節学会
  • Place of Presentation: 広島
• [Remarks] 九州大学 整形外科学教室 研究紹介
  • URL: http://www.ortho.med.kyushu-u.ac.jp/2017/01/20/%e7%94%9f%e4%bd%93%e6%9d%90%e6%96%99%e3%83%bb%e5%8a%9b%e5%ad%a6%e7%a0%94%e7%a9%b6/
• [Remarks] 研究紹介 バイオメカニクスグループ
  • URL: http://www.ortho.med.kyushu-u.ac.jp/about/rsc6