骨折回避AIナビゲーションANZENの開発：診断法の策定から臨床試験まで

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04179
• 研究機関: 北里大学
• 研究代表者: 酒井 利奈 北里大学, 医療衛生学部, 准教授 (10383647)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 人工股関節置換術

研究実績の概要

人工股関節置換術の術中骨折の予測に，ステムのハンマリング音を利用するTHA支援システムの開発を継続してきた．メディカルスタッフにとって持ち運びと操作性の簡便さは，システムを利用する際の重要なファクターとなる．そこで装置は持ち運びに便利な小型化を目指し，操作を単純化するためのソフトウェア開発を進めてきた．システムは物理的な空間を塞ぐことなくベッドサイドの空中にモニタリングすることができれば外科医の負担を軽減することが予想される．そこで本研究では空中ディスプレイを用いた空中操作端末の構築を目的とした．
人工股関節置換術ハンマリング支援システムハードウェアとしてスティックPC（VivoStick PC TS10-B174D，ASUS）を採用し，空中ディスプレイ（KC-W1，ASUKA）と接続した．映像出力用HDMIケーブル，センサ動作用USBケーブルを配線し，操作はbluetoothミニキーボード（EWIN）で行った．ハンマリング音の収音にハンド式単一指向性マイクロフォンF-P 5500（Sony）を接続した．空中操作端末のハードウェアにスティックPCを採用したことで，本来タブレットPCで想定していたデバイスよりもシステムを大幅に小型化することに成功した．
システムのGUIにおいて，ステムの固定性を判定する結果の表示は，現状より拡大し視認性を高めた表示に改めるべきである．執刀医が術野に集中できるよう，ステムが固定したタイミングで音による注意喚起をするなどの工夫が考えられる．空中ディスプレイのボタン操作は慣れが必要であると考えていた．しかし操作性以上にディスプレイの視認性に問題があることが明らかになった．正面以外の角度からは視認が困難であり，執刀医と助手で画面の情報共有ができないことが推定される．今後のシステム改良に必要な個所が抽出できた．

研究成果

• [雑誌論文] Development of total hip arthroplasty support system for predicting intraoperative fractures by the frequency of hammering sound. (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakai R, Uchiyama K, Nishizawa S, Mizuhashi T, Yamamoto T, Yoshida K, Fukushima K, Takahira N,Ujihira M.
  • 雑誌名: Journal of Scientific & Technical Research 巻: 44(4) ページ: 35685-35690
  • DOI: 10.26717/BJSTR.2022.44.007081
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Selection of hammering sound collection devices for the development of total hip arthroplasty support systems. (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakai R, Uchiyama K, Nishizawa S, Mizuhashi T, Yamamoto T, Yoshida K, Fukushima K, Takahira N, Ujihira M.
  • 雑誌名: Journal of Biomedical Science and Engineering 巻: 15(7) ページ: 179-186
  • DOI: 10.4236/jbise.2022.157016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optimal clamping force of ultra high molecular weight polyethylene cable is 15 kgf. (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakai R, Yada T, Uchiyama K, Yoshida K, Yamamoto T, Ujihira M.
  • 雑誌名: Journal of Scientific & Technical Research 巻: 43(3) ページ: 34585-34591
  • DOI: 10.26717/BJSTR.2022.43.006904
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 歩行荷重を考慮した人工股関節シェルの初期固定性評価方法． (2023)
  • 著者名/発表者名: 吉田和弘，大友佑，福島健介，酒井利奈，内山勝文，高平尚伸，氏平政伸
  • 学会等名: 第42回バイオトライボロジシンポジウム
• [学会発表] 人工関節シェル初期固定性の新規評価法 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉田和弘, 福島健介, 酒井利奈, 内山勝文, 高平尚伸, 氏平政伸
  • 学会等名: 日本機械学会 第34回バイオエンジニアリング講演会
• [学会発表] 生体内での力学環境を考慮した人工股関節シェルの初期固定性評価方法 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉田和弘，大友佑，福島健介，酒井利奈，内山勝文，高平尚伸，氏平政伸
  • 学会等名: 第49回日本臨床バイオメカニクス学会