人工肩関節にかかる力のワイヤレス計測

• 研究課題/領域番号: 26350511
• 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: 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): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: バイオメカニクス / 人工関節 / 人工肩関節 / ワイヤレス情報通信

研究成果の概要

肩関節疾患患者に使用される逆人工肩関節(Reverse Total Shoulder Arthroplasty: RTSA)の手術中に使用可能な関節反力計測装置の基本設計を行った。このRTSAとは通常の肩関節とは凹凸が逆になった人工肩関節であり、日本では2014年より使用が開始された比較的新しい人工肩関節である。本研究では、肩甲骨側の球内に歪みゲージを埋め込み、歪み値をワイヤレスにより転送するシステムを構築した。実験室レベルでの精度検証実験(キャリブレーション)においては、エラー値約20%程度を示した。実際の手術中の計測はまだ行っていないが、死体を用いた関節反力の計測を行った。

研究成果

• [国際共同研究] フロリダ大学(米国)
• [国際共同研究] フロリダ大学/Orthosensor, Inc.(米国)
• [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
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of gait modifications on hip joint loads during level walking (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Higa, F. Kawabata, Y. Kobayashi and K. Fukuda
  • 雑誌名: International Federation for Medical and Biological Engineering 巻: 51 ページ: 346-349
  • 査読あり
• [雑誌論文] In Vitro Estimation of Initial Stability of a Cementless Stem Made of Shape Memory Alloy (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaru Higa, Takuya Tsuchihashi, Tomoki Jonoshita, Masayoshi Abo, Satoshi Kakunai
  • 雑誌名: International Journal of Automation and Power Engineering 巻: 4 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional shape optimization of a cemented hip stem and experimental validations (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaru Higa, Hiromasa Tanino, Ikuya Nishimura, Yoshinori Mitamura, Takeo Matsuno, Hiroshi Ito
  • 雑誌名: Journal of Artificial Organs, 巻: 18 (1) 号: 1 ページ: 79-85
  • DOI: 10.1007/s10047-014-0792-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Age-Related Changes in the Passive Resisting Moments at the Hip (2014)
  • 著者名/発表者名: Masaru HIGA, Kazumasa MATSUDA, Fusako KAWABATA, Masayoshi ABO and Satoshi KAKUNAI
  • 雑誌名: Journal of Biomechanical Science and Engineering 巻: 9 ページ: 1-7
  • NAID: 130003393146
  • 査読あり
• [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
• [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
• [学会発表] Effect of hip stem cross-sectional geometry on cement stresses (2016)
  • 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
  • 国際学会
• [学会発表] Intraoperative Measurements of Glenohumeral Contact Forces During Reverse Total Shoulder Arthroplasty (2016)
  • 著者名/発表者名: Kevin W. Farmer, Thomas W. Wright, Scott A. Banks, Masaru 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
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of varying step widths on hip torques and muscles during gait (2016)
  • 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
  • 国際学会
• [学会発表] 負荷様式による等尺性収縮筋力の違い (2016)
  • 著者名/発表者名: 比嘉昌、田路秀樹
  • 学会等名: 第55回生体医工学学会大会
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県・富山市）
  • 年月日: 2016-04-26
• [学会発表] 股関節内転モーメントのピーク値を減少させる歩行修正 に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林慶弘、大下寛人、濱宏平、比嘉昌
  • 学会等名: 日本機械学会バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] 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 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林慶弘、大下寛人，濱宏平、比嘉昌
  • 学会等名: 第42回臨床バイオメカニクス学会
  • 発表場所: 東京医科歯科大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-11-13
• [学会発表] Design of an instrumented prosthesis for measurement of joint forces intraoperatively (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaru Higa, Takahiro Manabe, Hiromasa Tanino
  • 学会等名: International Society for Technology in Arthroplasty
  • 発表場所: ウィーン（オーストリア）
  • 年月日: 2015-09-30
  • 国際学会
• [学会発表] Gait retraining for reducing hip joint loading (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaru Higa, Yoshihiro Kobayashi, Masayoshi Abo, Satoshi Kakunai
  • 学会等名: International Congress for Joint Reconstruction
  • 発表場所: カイルアコナ（アメリカ）
  • 年月日: 2015-07-22
  • 国際学会
• [学会発表] Impact of gait modifications on hip joint loads during level walking (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Higa, F. Kawabata, Y. Kobayashi and K. Fukuda
  • 学会等名: World congress on Medical Physics & Biomedical Engineering
  • 発表場所: トロント（カナダ）
  • 年月日: 2015-06-07
  • 国際学会
• [学会発表] 歩行時における股関節モーメントの実測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 比嘉昌，小林慶弘，川畑富紗子，福田厚治
  • 学会等名: 第54回日本生体医工学学会大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-05-07
• [学会発表] 手術中関節反力計測装置の開発 / Development of an Instrumented Implant for Measurements of Joint Forces (2014)
  • 著者名/発表者名: 比嘉 昌、川畑富紗子、小林 慶弘、阿保 政義、格内 敏
  • 学会等名: 第２４回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜開港記念館（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-12-10 – 2014-12-12
• [学会発表] Design and calibration of an instrumented femoral prosthesis for measurements of hip joint forces intraoperatively (2014)
  • 著者名/発表者名: Masaru Higa, Hiromasa Tanino, Scott Banks
  • 学会等名: International Society for Technology in Arthroplasty
  • 発表場所: オークラホテル京都（京都府京都市）
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-27