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重度変形性膝関節症における筋発揮張力と有限要素解析法を用いた新しい歩行解析

研究課題

研究課題/領域番号 16K01515
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 リハビリテーション科学・福祉工学
研究機関つくば国際大学

研究代表者

深谷 隆史  つくば国際大学, 医療保健学部, 教授(移行) (20515580)

研究分担者 六崎 裕高  茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (50550927)
森 浩一  茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (90274977)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード重度変形性膝関節症 / 歩行 / CT有限要素解析法 / 筋骨格モデル / リハビリテーション
研究成果の概要

本研究では健常者と重度変形性膝関節症患者に筋発揮張力、床反力とCT有限要素解析法を用いた新しい歩行解析を試み、歩行立脚期で最も負荷が生じる荷重応答期を対象として膝関節内側部への力学的負荷について検討した。筋発揮張力と床反力のデータを用いてCT有限要素法により解析した結果、健常者では膝関節内側部に均等に圧縮応力が生じていたが、重度変形性膝関節症患者では膝関節を構成する脛骨の内側縁に圧縮応力が集中していることがわかた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の結果は、歩行立脚初期において、正常膝が膝内側関節面全体に圧縮応力を認めたのに対し、重度変形性膝関節症患者では、膝関節の内側辺縁に高い圧縮応力が集中していたことを明らかにした。本方法により、歩行中の膝関節角度、筋発揮張力、関節間力等のパラメーターを変化させ、変形性膝関節症悪化の要因をシミュレーションすることが可能となった。また、本研究の手法は変形性膝関節症患者の1人1人に対応できるオーダーメイドであり、筋発揮張力や関節角度、力学的負荷の値を変え画像をシミュレーションすることにより、変形の原因を特定し、有効なリハビリテーションを提供することが可能になると考えられる。

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

    (9件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Development of a Knee Joint CT-FEM Model in Load Response of the Stance Phase During Walking Using Muscle Exertion, Motion Analysis, and Ground Reaction Force Data2020

    • 著者名/発表者名
      Kunihiro Watanabe, Hirotaka Mutsuzaki, Takashi Fukaya, Toshiyuki Aoyama, Syuichi Nakajima, Norio Sekine, Koichi Mori
    • 雑誌名

      Medicina

      巻: 56 号: 2 ページ: 56-56

    • DOI

      10.3390/medicina56020056

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characteristics of lower limb movement in the frontal plane during the stance phase in patients with different severity knee osteoarthritis2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Fukaya, Hirotaka Mutsuzaki, Wataru Nakano, Koichi Mori
    • 雑誌名

      Journal of Orthopaedic Surgery

      巻: 27 号: 2 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1177/2309499019848085

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of Pain on Knee Joint Movement and Moment during the Stance Phase in Patients with Severe Bilateral Knee Osteoarthritis: A Pilot Study2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Fukaya, Hirotaka Mutsuzaki, Koichi Mori
    • 雑誌名

      Medicina

      巻: 55 号: 12 ページ: 756-756

    • DOI

      10.3390/medicina55120756

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 変形性膝関節症患者の歩行片脚支持期における膝関節運動と関節間力垂直成分の関係2017

    • 著者名/発表者名
      深谷隆史、六崎裕高、森浩一
    • 雑誌名

      臨床バイオメカニクス

      巻: 38 ページ: 165-170

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Analysis of hip and knee joint kinematics in the horizontal plane after total knee arthroplasty2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Fukaya, Hirotaka Mutsuzaki, Koichi Mori
    • 学会等名
      International Society of Physical and Rehabilitation Medicine (Kobe, Japan)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 変形性膝関節症患者の歩行立脚期における膝周囲筋の筋活動の違い:筋骨格モデリングシステムによる検討2018

    • 著者名/発表者名
      深谷隆史、六崎裕高、森浩一
    • 学会等名
      第45回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Influence of knee joint kinematics and external moments on joint load during the stance phases in severe knee osteoarthritis2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Fukaya, Hirotaka Mutsuzaki, Koichi Mori
    • 学会等名
      International Society of Physical and Rehabilitation Medicine
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison of kinematics data between mild and severe knee osteoarthritis during the walking cycle2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Fukaya, Hirotaka Mutsuzaki, Toshiyuki Aoyama, Koji Iwamoto, Tomoyuki Okubo, Koichi Mori
    • 学会等名
      Orthopaedic Research Society 2017 Annual Meeting
    • 発表場所
      San Diego, California, USA
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 変形性膝関節症患者の歩行片脚支持期における膝関節運動と力学的負荷の関係-重症度の違いから-2016

    • 著者名/発表者名
      深谷隆史、六崎裕高、岩本浩二、青山敏之、大久保知幸、森浩一
    • 学会等名
      第43回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      北海道札幌市
    • 年月日
      2016-10-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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