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人工肩関節にかかる力のワイヤレス計測(国際共同研究強化)

研究課題

研究課題/領域番号 15KK0214
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

配分区分基金
研究分野 生体医工学・生体材料学
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

比嘉 昌  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (90375197)

研究期間 (年度) 2016 – 2019
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
キーワード人工関節 / バイオメカニクス / 機械工学 / 生体医工学
研究成果の概要

通常の人工肩関節とは構造が異なるリバース型人工肩関節(Reverse Total Shoulder Arthroplasty: RTSA)を用いて、手術中に肩関節反力(関節しゅうどう面にかかる圧縮力)を計測するための装置開発と実測までを目標に研究を行った。ひずみゲージや磁気センサなど様々な素子を試したが、ここでは静電容量式の力計測を行う装置とした。研究機関の前半では設計と試作を中心に行い、その期間フロリダ大学で過ごした。その後は死体を用いた計測を行うため、整形外科医と協力しながら研究を進めていった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

RTSA は米国では2004 年にFDA の認可を取得して使用が続いている。日本では2014 年に使用が始まった比較的新しい人工関節である。そのRTSAを使用する整形外科医からの要望として、手術中の関節反力の値を知りたいという要望がある。国を問わず私が出会った全ての外科医が欲しいと言っていた。現状では最適な(術後の臨床成績が良好な)値が分からないため、まず計測することで臨床的な問題点と関節反力との関係を明らかにすることに学術的な意義がある。そして手術後の臨床成績が向上すれば、それは患者への負担を減らすことにつながる。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 8件)

  • [国際共同研究] フロリダ大学工学部(米国)2016

    • 年月日
      2016-09-03
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Measurements of Isometric Strength and Electromyography of Elbow Flexors under Active and Passive Conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Higa, Nozomu Araki, Shintaro Nakatani, Hideki Toji
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 8 号: 0 ページ: 124-129

    • DOI

      10.14326/abe.8.124

    • NAID

      130007650939

    • ISSN
      2187-5219
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Instrumented Trial Prosthesis for Intraoperative Measurements of Joint Reaction Forces during Reverse Total Shoulder Arthroplasty2018

    • 著者名/発表者名
      Masaru Higa, Chih-Chiang Chang, Christopher Roche, Aimee M. Struk, Kevin W. Farmer, Thomas W. Wright, and Scott A. Banks
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 30 号: 9 ページ: 1989

    • DOI

      10.18494/SAM.2018.1940

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2018-09-13
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Large correction in opening wedge high tibial osteotomy with resultant joint-line obliquity induces excessive shear stress on the articular cartilage2017

    • 著者名/発表者名
      Nakayama H, Schrter S, Yamamoto C, Iseki T, Kanto R, Kurosaka K, Kambara S, Yoshiya S, Higa M
    • 雑誌名

      Knee Surgery Sports Traumatology Arthroscopy

      巻: - 号: 6 ページ: 1873-1878

    • DOI

      10.1007/s00167-017-4680-x

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Early Deformation of Hip Articular Cartilage Under A High Load Before and After Labral Excision2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Ito, Toshiki Nakamura , Tatsuya Sato, Yasuhiro Nishida, Hiromasa Tanino and Masaru Higa
    • 雑誌名

      Journal of Arthritis

      巻: 6 号: 02

    • DOI

      10.4172/2167-7921.1000237

    • NAID

      120006471086

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 歩行時における歩隔の大きさが股関節荷重に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      小林慶弘, 大下寛人, 濱宏平, 比嘉昌
    • 雑誌名

      臨床バイオメカニクス

      巻: 37 ページ: 77-84

    • NAID

      40020963778

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of musculoskeletal computer models with reverse total shoulder arthroplasty2019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Higa, Ryutaro Hayami, Shiori Matsuda
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋骨格モデルを用いた人工肩関節の運動シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      速水 隆太郎, 比嘉 昌
    • 学会等名
      第46回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 遠位大腿骨骨切り術後に起こりうる大腿骨の形態変化2019

    • 著者名/発表者名
      比嘉 昌, 中山 寛, 神原 俊一郎, 吉矢 晋一
    • 学会等名
      第46回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 冗長計測値を用いた力計測の精度向上2019

    • 著者名/発表者名
      比嘉 昌
    • 学会等名
      第58回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Two different measurements of Isometric Strength of Elbow Flexors2018

    • 著者名/発表者名
      Masaru Higa, Nozomu Araki, Shintaro Nakatani and Hideki Toji
    • 学会等名
      International Symposium on Aero Aqua Bio-mechanisms
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Analysis of the Knee Cartilage with Resultant Joint-Line Obliquity2018

    • 著者名/発表者名
      Masaru Higa, Hiroshi Nakayama, Shinichi Yoshiya
    • 学会等名
      International Society for Technology in Arthroplasty (ISTA)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋骨格モデルを用いた外力と関節間力の推定2018

    • 著者名/発表者名
      比嘉昌、船見和貴、持永和樹、平井裕介、中林直也
    • 学会等名
      第57回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋骨格コンピュータシミュレーションによる歩行中の外力と関節反力の計算2018

    • 著者名/発表者名
      船見 和貴,比嘉 昌
    • 学会等名
      日本機械学会 第29回バイオフロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 関節反力を計測するシステムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      平井 裕介,船見 和貴,比嘉 昌
    • 学会等名
      日本機械学会 第29回バイオフロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 高位脛骨骨切り術後に許容される膝関節傾斜角度の検討2017

    • 著者名/発表者名
      比嘉昌、中山寛、吉矢晋一
    • 学会等名
      第24回バイオメカニクスカンファレンス
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 有限要素解析を用いた人工股関節のステム形状の検討2017

    • 著者名/発表者名
      真鍋隆寛、比嘉昌
    • 学会等名
      日本機械学会第30回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 歩隔を変化させる歩行が股関節に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      船見和貴, 持永和樹, 比嘉昌
    • 学会等名
      第44回臨床バイオメカニクス学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 高位脛骨骨切り術後の非生理的膝関節面傾斜における問題点-術後許容される膝関節面傾斜について-2017

    • 著者名/発表者名
      比嘉昌、中山寛、吉矢晋一
    • 学会等名
      第44回臨床バイオメカニクス学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of stem designs on subsidence and cement creeps2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Manabe, Masaru Higa, Hiromasa Tanino
    • 学会等名
      International Society for Technology in Arthroplasty
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a capacitive force sensor for artificial joint2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Hirai, Takahiro Manabe, Naoya Nakabayashi, Masaru Higa
    • 学会等名
      International Conference on Informatics, Electronics & Vision
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 有限要素解析を用いた人工関節全置換術後の骨セメントのクリープ解析2016

    • 著者名/発表者名
      真鍋隆寛、中村吉哉、比嘉昌
    • 学会等名
      第27回バイオフロンティア講演会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-10-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 股関節荷重を減少させる最適歩行の検討2016

    • 著者名/発表者名
      小林慶弘、杜氏大介、船見和貴、比嘉昌
    • 学会等名
      第27回バイオフロンティア講演会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-10-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of hip stem cross-sectional geometry on cement stresses2016

    • 著者名/発表者名
      M. Higa, T. Manabe, Y. Nakamura, H. Tanino
    • 学会等名
      International Society for Technology in Arthroplasty (ISTA)
    • 発表場所
      ボストン(アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2016-10-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] INTRA-OPERATIVE MEASUREMENTS OF GLENOHUMERAL CONTACT FORCES DURING REVERSE TOTAL SHOULDER ARTHROPLASTY2016

    • 著者名/発表者名
      K. Farmer, T. Wright, S. Banks, M. Higa
    • 学会等名
      International Society for Technology in Arthroplasty (ISTA)
    • 発表場所
      ボストン(アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2016-10-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of varying step widths on hip torques and muscles during gait2016

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, Yoshihiro; Oshita, Hiroto; Hama, Kohei; Higa, Masaru
    • 学会等名
      XIV International Symposium on 3D Analysis of Human Movement
    • 発表場所
      台北(台湾)
    • 年月日
      2016-07-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-10-04   更新日: 2023-01-30  

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