脊柱側弯症患者の呼吸動作による体幹変形への影響

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K12527
• 研究機関: 公立はこだて未来大学
• 研究代表者: 加藤 浩仁 公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 准教授 (30273874)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 脊柱側弯症 / 有限要素法 / 胸郭変形 / 呼吸運動

研究実績の概要

当該年度の研究実施計画は，前年度構築したシステムを用いて、より多くの体幹の計測を行い、システムの有用性を検証すること、および、得られた結果の臨床の面からの評価である。
前年度構築したシステムでは、従来１方向（背面）からの計測を行ったものと比較して、精度よく計測を行えることが分かった。これは、当大学において、健常者の計測を行い、計測誤差による体幹の捻じれへの影響を評価し、ほぼ問題ないことが確認された。その結果、最終的に目指す、自動化への影響も少ないと考えられる。
しかしながら、数多くの健常者のデータは獲得可能であったが、側弯症患者のデータは、システムの設置の煩雑さや、物理的な大きさ、および、同意された患者数の少なさ等により、当初予定していた数の被験者を募ることが難しく、統計的な傾向を述べるには、十分ではないと思われる。そこで、より簡単にシステムの設置ができるように、システムの改善を行う必要があることが確認され、現在、システムの改修中である。
次に、同時に、側弯症の患者の脊椎及び肋骨の力学的解析を引き続き行った。これらの結果より、前年度では、脊椎と肋骨の付け根あたりの、応力解析が不十分であったが、３次元モデルをより細かく作成することにより改善された。その結果を、北海道大学の整形外科学講座において、多くの脊柱側弯症の患者を診察されてきた須藤教授から、意見を伺い、呼吸運動による影響と本来の病的な原因との区別が難しく、呼吸運動単体による、より正確な応力の大きさを検証する必要があることが求められた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は、前年度と比較して、被験者数も増加し、システムの有用性も評価可能な人数に近づいてきている。さらに，側弯症患者のCT画像から作成された肋骨及び脊椎を獲得し，有限要素法による解析を進め、専門の医師からの評価を受け、本研究の問題点の洗い出しができた．
これは，臨床的に脊柱側弯症の原因と考えられている複数の原因と、呼吸動作による影響の関係性において、呼吸動作単体による影響の評価である。これを検討するには、現在、単純に３対の肋骨と脊椎の解析を行うのではなく、脊椎全体および内臓の影響を正確に、有限要素法で評価し、応力の大きさを正確に計算する必要があることがわかった。
現在は、かなり大規模な計算が必要となるため、評価プログラムの見直しを含めて準備中である。

今後の研究の推進方策

現在は、共同研究者が収集した、脊椎側弯症の患者のデータを評価するための準備を行っている。これは、有限要素法を用いるには、正確な３D情報を用いる必要があるため、非常に手間がかかる作業である。それらの情報を用いて、正確な応力計算を行っていき、統計的な評価を行う予定である。
また、今年度は、最終年度であるため、その結果を論文等にまとめ発表していき、広く公表していく予定である。

次年度使用額が生じた理由

年度末に予定していた、被験者のデータを獲得するための旅費が、実験中止となったため、残額が出たものである。研究の進行には、影響はないと考えている。