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ロボットを用いた膝関節靭帯損傷診断装置の開発ー3次元変位計測装置の応用

研究課題

研究課題/領域番号 63870061
研究種目

試験研究(B)

配分区分補助金
研究分野 整形外科学
研究機関北里大学

研究代表者

塚本 行男  北里大学, 医学部, 教授 (40050398)

研究分担者 馬渕 清資  北里大学, 医学部, 講師 (70118842)
藤江 裕道  北里大学, 医学部, 助手 (20199300)
荒井 伸治  三菱電機(株)名古屋製作所, 開発部長
南沢 育雄  北里大学, 医学部, 講師 (10146459)
二見 俊郎  北里大学, 医学部, 助教授 (70104536)
研究期間 (年度) 1988 – 1990
研究課題ステータス 完了 (1990年度)
配分額 *注記
15,700千円 (直接経費: 15,700千円)
1990年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
1989年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1988年度: 13,200千円 (直接経費: 13,200千円)
キーワード膝関節安定性 / 膝関節靭帯 / 膝帯損傷診断装置 / 多関節ロボット / 前十字靭帯 / 後十字靭帯 / 靭帯stiffness / 靭帯損傷診断装置 / ロボット / 膝関節 / 靭帯損傷診断 / 動揺性 / 回転中心 / 摩擦係数 / 靱帯損傷診断 / 動物実験 / 臨床実験 / 剛性
研究概要

膝関節靭帯損傷の診断は主として徒手検査あるいはそのX線像により動揺性の大きさを感知または計測することにより判断されているが客観性に芝しく,またその故に靭帯損傷の修復術あるいは再建術の問題点の把握や改善に対する指標を欠いているのが現状である。欧米において2,3の靭帯損傷測定装置が開発されているが徒手による負荷であり精密さに未だ問題がある。
我々は多関節ロボットに着目し,肢固定装置を介し任意で正確な方向の力を与え,それによる大腿骨,脛骨間の偏位を変位計測装置で測定することによりin vivoで目的とする靭帯のstiffnessを直接とらえることを意図した。まずイヌ膝関節を用いて実験し,このシステムが有用であることを検証しヒトでの実験に移行した。ヒトによる実験でもっとも難行したのは肢固定装置であった。最初は装見式固定装置を作製したが,個体差による肢の大きさの違いにより固定の程度が様々であり再現性に芝しい例があった。この固定装置を改良しほヾ一定の固定とデ-タ-の再現性が得られた。
改良装置による健常人膝の前後方向のstiffness測定では6kgfの力では前方向で2.85±0.78(10^4N/m),後方向では3.36±0.86(10^4N/m)で8kgfでは前方向で2.85±0.85(10^4N/m),後方向で4.09±1.25(10^4N/m)であった。一方前,後十字靭帯断裂ではすべての例で1×10^4/m以下を示した。以上の結果よりこの装置は極めて鋭敏に旦つ客観的に靭帯損傷を検出し得るものと考えられる。また鋭敏さの故に健常膝における年代毎の靭帯stiffnessの有無,スポ-ツ前後におけるstiffness変化の有無の検討も可能であると考えられる。

報告書

(4件)
  • 1990 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1989 実績報告書
  • 1988 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (30件)

  • [文献書誌] 塚本 行男: "骨・関節移植ーこの1年の道歩ー" 人工臓器. 15. 1924-1926 (1986)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 馬渕 清資: "イヌ膝関節の剛性と引っ張り速度の関係" 整形外科バイオメカニクス. 9. 95-99 (1988)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 藤江 裕道: "多関節ロボットの動揺性試験への応用ーイヌ膝関節による予備実験ー" 整形外科バイオメカニクス. 9. 105-110 (1988)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 塚本 行男: "関節メカニズムと生体力学" 理学療法学. 14. 93-102 (1987)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 藤江 裕道: "ロボットによる靭帯損傷の診断" 臨床スポ-ツ医学. 6. 1309-1314 (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 藤江 裕道: "膝力学試験ロボットの試作" 整形外科バイオメカニクス. 11. 81-84 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 塚本 行男 (共著): "バイオトライボロジ-関節の摩擦と潤滑" 産業図書, 206 (1988)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsukamoto, Y.: "Biomechanics of living body and joint mechanism." J. Physical Therapy. 14. 93-102 (1987)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fujie, H., Mabuchi, K., Tsukamoto, Y., Yamamoto, M. and Sasada, T.: "Application of robotics to the Knee instability test -Preliminary experiment of canine knee joints." Orthopaedic Biomechanics. 9. 105-110 (1988)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mabuchi, K., Hayatsu, K and Fujie, H.: "The relationship between tensile speed and the stiffness of canine knee joints." Orthopaedic Biomechnics. 9. 95-99 (1988)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fujie, H,. Mabuchi, K., Tsukamoto, Y. and Kubodera, D.: "Development of ligament injury diagnosis robot." J. Jpn. Orthop. Assoc.63. 1081 (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fujie, H.: "Diagnosis of ligament injury using a articulated robot." Sports Medicine. 6. 1309-1314 (1989)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fujie, H., Mabuchi, K., Tsukamoto, Y., Yamamoto, M. and Sasada, T.: "Trial making of knee mechanical diagnosis robot." Orthopaedics Biomechanics. 11. 81-84 (1989)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kitami, K., Fujie, H., Miyata, Y. and Tsukamoto, Y.: "Investigation of anterior and posterior drawer test using a diagnosis robot." J. Jpn. Orthop. Assoc.64. 1176 (1990)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 藤江 裕道: "膝力学試験ロボットの試作" 整形外科バイオメカニクス. 11. 81-84 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] 北見 圭司: "靭帯損傷診断ロボットによる前後方引き出し試験の検討" 日本整形外科雑誌. 64. 1176 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] 中村 一仁: "非接触型変位計を用いた手関節運動の3次元計測" 日本整形外科雑誌. 64. 1292 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Yukio Tsukamoto: "Meosoremant of knee instalility using a testing apparatus by application of robotics" Abstoract of comeined meeting of the orthopaedic research societies of USA.Japan and canada. (1991)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] 北見 圭司: "かかえ上げストレス撮影によるACL損傷の検討" 東京膝関節学会会誌. 11. 58-64 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] 藤江裕道: "ロボットによる靭帯損傷の診断" 臨床スポ-ツ医学. 6(12). 1309-1314 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 藤江裕道: "膝力学試験ロボットの試作" 整形外科バイオメカニクス.

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 塚本行男: "関節メカニズムと生体工学" 理学療法学. 14(2). 93-102 (1987)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 藤江裕道: "多関節ロボットの膝関節動揺性試験への応用" 整形外科バイオメカニクス. 9. 105-110 (1987)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 塚本行男(分担): "バイオトライボロジ-関節の摩擦と潤滑" 産業図書, 206(29-61) (1988)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 塚本行男: 人工臓器. 15(6). 1924-1926 (1986)

    • 関連する報告書
      1988 実績報告書
  • [文献書誌] 馬渕清資: 整形外科バイオメカニクス. 9. 95-99 (1988)

    • 関連する報告書
      1988 実績報告書
  • [文献書誌] 藤江裕道: 整形外科バイオメカニクス. 9. 105-110 (1988)

    • 関連する報告書
      1988 実績報告書
  • [文献書誌] 塚本行男: 理学療法学. 14(2). 93-102 (1987)

    • 関連する報告書
      1988 実績報告書
  • [文献書誌] 藤江裕道: 整形外科バイオメカニクス. (1988)

    • 関連する報告書
      1988 実績報告書
  • [文献書誌] 塚本行男: 整形外科. 38(2). 93-102 (1987)

    • 関連する報告書
      1988 実績報告書

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公開日: 1988-04-01   更新日: 2016-04-21  

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