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2019 年度 実績報告書

変形性膝関節症に対する高精度膝関節解析と3次元筋骨格モデルによる研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K01552
研究機関秋田大学

研究代表者

畠山 和利  秋田大学, 医学部附属病院, 理学療法士 (50748291)

研究分担者 巖見 武裕  秋田大学, 理工学研究科, 教授 (10259806)
島田 洋一  秋田大学, 医学系研究科, 教授 (90162685)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード変形性膝関節症 / 2D/3D registration / 3次元全身筋骨格モデル
研究実績の概要

平成29年度は2D/3Dregistrationを導入し,膝関節動態を把握することを重点的に行った.膝関節伸展運動時の回旋など膝関節内の細かい動きを詳細に解析することが可能となったが,解析に多大な時間を費やす事が問題であった.一方でわれわれが使用していた3次元全身筋骨格モデルはプログラムが複雑で解析時間と労力を非常に要するためプロットホームの変更を試みた.新たなプラットホームには世界的に高いシェアを誇るAnyBody modeling systemを使用することとした.2D/3D registrationの導入がスムースに進み,30年度に予定していた研究予定を前倒しすることができた.平成30年度は体幹筋および下肢筋のAnyBodyへの移植を完成させた.完成させたAkita modelは胸椎を分割し,スムースな脊柱可動性を有している.本全身筋骨格モデルは,筋走行をMRIから忠実に再現するためにwrapping法を取り入れ,脊柱のスムースな可動性を有する新たなモデルである.体幹運動を精密に再現でき,移植完成後の検証では高い精度を得ることができた.本年度は,今まで構築した2D/3Dregistration法を基盤として,歩行時の膝関節動態の把握を重点的に行った.対象を健常者と変形性膝関節症患者とし,安定した信頼性の高いデータを取得するためにトレッドミルを用いて歩行時の膝関節透視画像を撮像した.取得したデータから2D/3D registration法を用いて,変形性膝関節症者と健常者の歩行時膝関節動態を詳細に解析することができた.本結果はRehabWeek2019にて報告することができた.また,取得した歩行時の詳細な膝関節動態を3次元筋骨格モデルに適合させ,健常者と変形性膝関節症者の歩行時における筋張力を算出した.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Construction and validation under dynamic conditions of a novel thoracolumbar spine model with defined muscle paths using the wrapping method2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Higuchi, Akira Komatsu, Jumpei Iida, Takehiro Iwami and Yoichi Shimada
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 14 ページ: 18-30

    • DOI

      doi.org/10.1299/jbse.18-00432

    • 査読あり
  • [学会発表] Knee kinematics of gait for patients with knee osteoarthritis using the 2D/3D registration method.2019

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama, K., Tsukamoto, H., Suzuki, K., Chida, S., Watanabe, M., Takahashi, Y., Kagami K., Suda, T., Okura, K., Kikuchi, H., Saito, K., Matsunaga, T., Iwami, T., and Shimada, Y.
    • 学会等名
      RehabWeek 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Muscle Resistive Training on Acetabular Dysplasia by Finite Element Analysis.2019

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama, K., Kijima, H., Iwami, T., Komatsu, A., Saito, K., Watanabe, M., Takahashi, Y., Okura, K., Suda, T., Kikuchi, H., Higuchi, R., Suzuki, K., Igarashi, Y., Matsunaga, T., Shimada, Y.
    • 学会等名
      The 13th International Society of Physical and Rehabilitation Medicine
    • 国際学会
  • [学会発表] Validation of the hip contact force for a novel lower extremity musculoskeletal model.2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, K., Komatsu, A., Hatakeyama, K., Iida, J., Iwami, T., Shimada, Y.
    • 学会等名
      The 30th IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 国際学会
  • [学会発表] A Novel Quantification Method for Gait Assessment in Knee Osteoarthritis Patients.2019

    • 著者名/発表者名
      Tsurumiya, K., Hayasaka, W., Igarashi, Y., Komatsu, A., Tsukamoto, H., Suda, T., Iwami, T., Shimada, Y.
    • 学会等名
      The 30th IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元筋骨格モデルの再構築2019

    • 著者名/発表者名
      畠山和利,鈴木恒太郎,樋口諒,渡邉基起,高橋裕介,大倉和貴,須田智寛,菊池耀,市川兼之,巖見武裕,斉藤公男,松永俊樹,島田洋一
    • 学会等名
      第37回東北理学療法学術大会
  • [学会発表] 新たな三次元筋骨格モデルの開発と関節間力の検証2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木恒太郎,畠山和利,小松瞭,飯田純平,巖見武裕,島田洋一
    • 学会等名
      第46回日本臨床バイオメカニクス学会
  • [学会発表] 三次元筋骨格モデルにおける下肢筋走行の再構築と精度検証.2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木恒太郎,樋口諒,小松瞭,畠山和利,巖見武裕,飯田純平,島田洋一
    • 学会等名
      第46回日本臨床バイオメカニクス学会

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公開日: 2021-01-27  

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