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有限要素法を用いた大腿骨頭壊死症の骨頭圧潰予測スコアリングシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K18517
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分56020:整形外科学関連
研究機関弘前大学

研究代表者

原田 義史  弘前大学, 医学研究科, 客員研究員 (50587045)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
キーワード大腿骨頭壊死 / 有限要素解析 / 大腿骨頭壊死症 / 機械特性 / 圧潰 / 予測 / 有限要素法 / スコアリング
研究開始時の研究の概要

大腿骨頭壊死症は大腿骨頭が阻血性壊死に陥って圧潰し、股関節機能が失われる難治性疾患である。症例の中には大腿骨頭の圧潰による進行性の関節破壊をきたし、二次性の変形性関節症へと至る症例が存在する。我々は骨形態と機械的特性の個人差を加味した解析が可能な有限要素法が圧潰進行の予測に有効と考えた。本研究では、有限要素法による大腿骨頭の応力解析を行い、圧潰進行危険因子と組み合わせた圧潰予測スコアリングシステムの開発を目標とする。圧潰進行予測の正確性が高まることで、不要な手術治療を避けられるため患者の利益に大きく寄与する。将来的には、関節温存手術の成績向上に向けた取り組みにも応用できると考えている。

研究成果の概要

大腿骨頭壊死の病期進行予測を目的として、有限要素解析による応力解析を行った。大腿骨頭圧潰進行後の症例は壊死部の弾性係数が有意に低値であったが、相当応力には有意差を認めなかった。荷重ストレスは大腿骨頚部外側に大きく加わっていた。大腿骨頭相当応力と寛骨臼被覆の相関解析で、Sharp角、Center-edge angle、Lateral center-edge angle、Anterior center-edge angle、Anterior acetabular sector angle、Posterior acetabular sector angleのいずれとも有意な相関を認めなかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大腿骨頭壊死症の自然経過を正確に予測することは、手術治療の適応、薬物学的/外科的治療介入の有効性評価に重要である。個々の症例の骨形態と骨の機械的特性を加味した応力解析が可能な有限要素解析により、新たな知見を得られると考え研究を行った。股関節の受け皿となる骨盤寛骨臼の骨性被覆と大腿骨頭にかかる応力との関連を検討したが、有意な関連を証明することはできなかった。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (1件)

すべて 2022

すべて 学会発表 (1件)

  • [学会発表] 大腿骨頭壊死症における大腿骨頭の相当応力と寛骨臼蓋被覆のパラメータとの関連2022

    • 著者名/発表者名
      大石和生、原田義史、亀井敬太、山本祐司、鎌田陽光、石橋恭之
    • 学会等名
      第49回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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