脊椎疾患患者のCone of Economyと術後立位バランス改善の3次元的計測

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K18021
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 加藤 壯 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (50822061)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 脊椎 / 動作解析 / 3次元 / 立位 / cone of economy

研究実績の概要

本研究の目的はモーションキャプチャーにより、静止立位での体幹（肩甲帯、骨盤）の動揺を実測してcone of economyの3次元的動作解析を行い、新たな立位動揺指標としての有用性を明らかにするである。Cone of economyとはDuboussetらがヒトの立位保持を逆振り子に例えて提唱したモデルであり、そのサイズが立位動揺の指標と考えられているが、従来重心動揺計などで得られるcenter of pressure(COP)の移動速度や、振れ幅(sway)、軌道面積偏位などのパラメータとの関連は明らかになっていない。
現在は成人脊柱変形の手術患者のリクルートに注力している。現在までに17名が研究対象となったが、うち２名は立位保持困難のため計測ができず、15名の術前データが収集できている。赤外線カメラでマーカーを追跡するモーションキャプチャーを基本としている。このうち2名分のデータを先行解析した結果、体幹の動揺が描出されており、軌道面積などのパラメータを抽出することが可能であることが判明している。さらに同計測設備に含まれていたforce plateのデータを活用して重心動揺計として利用するソフトウェアを導入し、モーションキャプチャーと重心動揺検査を単一の検査で実行する環境を整備した。
術後６か月の計測は12名行った。この計測は外来ブースで撮像する簡易型の赤外線カメラ装置を用いた。赤外線カメラは8台から3台に減少する反面、一方向からの計測に耐えうるという利点がある。計測時間の短縮のため、cone of economyの分析に必要十分な表面マーカーの設置に変更し、体幹の指標としてC7棘突起、骨盤の指標としてS1棘突起、両膝、両踵の6点に限定することとした。

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

コロナ禍であり、ボランティアを用いた信頼性検証作業を行うことができていないが、診療活動の一環として術前後の患者計測を継続している。患者数がコロナ禍の影響で減少していることと、想定していたよりも複雑なケース（立位保持不能、再手術例）などが多く、リクルートは当初の予想を下回るペースで推移しているが、pilot studyとしては十分な症例数を獲得できる見込みである。

今後の研究の推進方策

引き続き患者リクルートの継続を積極的に行い、症例の獲得に努める。得られたデータに関しては、エンジニアとの連携により適切な処理方法を模索し、上記の重心動揺計パラメータとの比較を行う。相関が確認され、モーションキャプチャーでcone of economyを分析することが適切であることが確認できれば、さらに術前後で動揺が減少することを証明できる予定である。

次年度使用額が生じた理由

順調に研究が進んでいるが、必要以上に経費をかけずに済んだ。
次年度の経費のかさむ解析等に使用する計画である。

研究成果

• [雑誌論文] Does Surgical Treatment Affect the Degree of Anxiety or Depression in Patients With Degenerative Cervical Myelopathy? (2022)
  • 著者名/発表者名: Tachibana Naohiro、Doi Toru、Nakajima Koji、Nakamoto Hideki、Miyahara Junya、Nagata Kosei、Nakarai Hiroyuki、Tozawa Keiichiro、Ohtomo Nozomu、Sakamoto Ryuji、Kato So、Taniguchi Yuki、Matsubayashi Yoshitaka、Tanaka Sakae、Oshima Yasushi
  • 雑誌名: Global Spine Journal 巻: 0 ページ: 0
  • DOI: 10.1177/21925682221088549
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of bone strength using finite-element analysis in patients with ossification of the posterior longitudinal ligament (2022)
  • 著者名/発表者名: Doi Toru、Ohashi Satoru、Ohtomo Nozomu、Tozawa Keiichiro、Nakarai Hiroyuki、Yoshida Yuichi、Ito Yusuke、Sakamoto Ryuji、Nakajima Koji、Nagata Kosei、Okamoto Naoki、Nakamoto Hideki、Kato So、Taniguchi Yuki、Matsubayashi Yoshitaka、Tanaka Sakae、Oshima Yasushi
  • 雑誌名: The Spine Journal 巻: 22 ページ: 1399～1407
  • DOI: 10.1016/j.spinee.2022.02.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimizing the Application of Surgery for Degenerative Cervical Myelopathy [AO Spine RECODE-DCM Research Priority Number 10] (2022)
  • 著者名/発表者名: Rodrigues-Pinto Ricardo、Montenegro Thiago S.、Davies Benjamin M.、Kato So、Kawaguchi Yoshiharu、Ito Manabu、Zileli Mehmet、Kwon Brian K.、Fehlings Michael G.、Koljonen Paul A.、Kurpad Shekar N.、Guest James D.、Aarabi Bizhan、Rahimi-Movaghar Vafa、Wilson Jefferson R.、Kotter Mark R. N.、Harrop James S.
  • 雑誌名: Global Spine Journal 巻: 12 ページ: 147S～158S
  • DOI: 10.1177/21925682211062494
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Treatment of restenosis after lumbar decompression surgery: decompression versus decompression and fusion (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyahara Junya、Yoshida Yuichi、Nishizawa Mitsuhiro、Nakarai Hiroyuki、Kumanomido Yudai、Tozawa Keiichiro、Yamato Yukimasa、Iizuka Masaaki、Yu Jim、Sasaki Katsuyuki、Oshina Masahito、Kato So、Doi Toru、Taniguchi Yuki、Matsubayashi Yoshitaka、Higashikawa Akiro、Takeshita Yujiro、Ono Takashi、Hara Nobuhiro、Azuma Seiichi
  • 雑誌名: Journal of Neurosurgery: Spine 巻: 36 ページ: 892～899
  • DOI: 10.3171/2021.10.SPINE21728
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Perioperative Antithrombic Agent Discontinuation in Elective Posterior Spinal Surgery: A Propensity-Score-Matched Analysis (2022)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Naoki、Kato So、Doi Toru、Nakamoto Hideki、Matsubayashi Yoshitaka、Taniguchi Yuki、Inanami Hirohiko、Higashikawa Akiro、Kawamura Naohiro、Hara Nobuhiro、Azuma Seiichi、Takeshita Yujiro、Ono Takashi、Fukushima Masayoshi、Tanaka Sakae、Oshima Yasushi
  • 雑誌名: World Neurosurgery 巻: 158 ページ: e362～e368
  • DOI: 10.1016/j.wneu.2021.10.182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Minimal clinically important difference in patients who underwent decompression alone for lumbar degenerative disease (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakarai Hiroyuki、Kato So、Kawamura Naohiro、Higashikawa Akiro、Takeshita Yujiro、Fukushima Masayoshi、Ono Takashi、Hara Nobuhiro、Azuma Seiichi、Tanaka Sakae、Oshima Yasushi
  • 雑誌名: The Spine Journal 巻: 22 ページ: 549～560
  • DOI: 10.1016/j.spinee.2021.10.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calcific Tendinitis of the Shoulder Induced by an mRNA Vaccine for COVID-19: A Case Report (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Koji、Miyata Akira、Kato So、Oshima Yasushi、Tanaka Sakae
  • 雑誌名: Modern Rheumatology Case Reports 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1093/mrcr/rxac006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison between microendoscopic laminectomy and open posterior decompression surgery for single-level lumbar spinal stenosis: a multicenter retrospective cohort study (2021)
  • 著者名/発表者名: Ohtomo Nozomu、Nakamoto Hideki、Miyahara Junya、Yoshida Yuichi、Nakarai Hiroyuki、Tozawa Keiichiro、Fukushima Masayoshi、Kato So、Doi Toru、Taniguchi Yuki、Matsubayashi Yoshitaka、Higashikawa Akiro、Takeshita Yujiro、Kawamura Naohiro、Inanami Hirohiko、Tanaka Sakae、Oshima Yasushi
  • 雑誌名: BMC Musculoskeletal Disorders 巻: 22 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s12891-021-04963-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of pathogenic FBN1 variant types on the development of severe scoliosis in patients with Marfan syndrome (2021)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi Yuki、Takeda Norifumi、Inuzuka Ryo、Matsubayashi Yoshitaka、Kato So、Doi Toru、Yagi Hiroki、Yamauchi Haruo、Ando Masahiko、Oshima Yasushi、Tanaka Sakae
  • 雑誌名: Journal of Medical Genetics 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1136/jmedgenet-2021-108186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Spinal Alignment Changes on Lower Back Pain in Patients Treated with Total Hip Arthroplasty for Hip Osteoarthritis (2021)
  • 著者名/発表者名: Saiki Fumiko、Tanaka Takeyuki、Tachibana Naohiro、Oshima Hirofumi、Kaneko Taizo、Horii Chiaki、Nakamoto Hideki、Kato So、Doi Toru、Matsubayashi Yoshitaka、Taniguchi Yuki、Tanaka Sakae、Oshima Yasushi
  • 雑誌名: Medicina 巻: 57 ページ: 1219～1219
  • DOI: 10.3390/medicina57111219
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Predictive Physical Manifestations for Progression of Scoliosis in Marfan Syndrome (2021)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi Yuki、Matsubayashi Yoshitaka、Kato So、Doi Toru、Takeda Norifumi、Yagi Hiroki、Inuzuka Ryo、Oshima Yasushi、Tanaka Sakae
  • 雑誌名: Spine 巻: 46 ページ: 1020～1025
  • DOI: 10.1097/BRS.0000000000003939
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relative Risks and Benefits of Crossing the Cervicothoracic Junction During Multilevel Posterior Cervical Fusion: A Multicenter Cohort (2021)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Naoki、Kato So、Doi Toru、Matsubayashi Yoshitaka、Taniguchi Yuki、Yoshida Yuichi、Kawamura Naohiro、Nakarai Hiroyuki、Higashikawa Akiro、Tozawa Keiichiro、Takeshita Yujiro、Yu Jim、Hara Nobuhiro、Sasaki Katsuyuki、Azuma Seiichi、Tanaka Sakae、Oshima Yasushi
  • 雑誌名: World Neurosurgery 巻: 153 ページ: e265～e274
  • DOI: 10.1016/j.wneu.2021.06.091
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Impact of Cefazolin Shortage on Surgical Site Infection Following Spine Surgery in Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakarai Hiroyuki、Yamada Koji、Tonosu Juichi、Abe Hiroaki、Watanabe Kenichi、Yoshida Yuichi、Ohya Junichi、Sato Yusuke、Hara Nobuhiro、Okazaki Rentaro、Azuma Seiichi、Nakamoto Hideki、Kato So、Oshima Yasushi、Tanaka Sakae、Higashikawa Akiro
  • 雑誌名: Spine 巻: Publish Ahead of Print ページ: -
  • DOI: 10.1097/BRS.0000000000003946
  • 査読あり
• [雑誌論文] Risk factors for worsening sexual function after lumbar spine surgery and characteristics of non-responders to the questionnaire of sex life (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Koji、Nakamoto Hideki、Nakarai Hiroyuki、Nagata Kosei、Kato So、Doi Toru、Matsubayashi Yoshitaka、Taniguchi Yuki、Kawamura Naohiro、Higashikawa Akiro、Takeshita Yujiro、Fukushima Masayoshi、Ono Takashi、Hara Nobuhiro、Azuma Seiichi、Tanaka Sakae、Oshima Yasushi
  • 雑誌名: European Spine Journal 巻: 30 ページ: 2661～2669
  • DOI: 10.1007/s00586-021-06867-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diabetes is associated with greater leg pain and worse patient-reported outcomes at 1-year after lumbar spine surgery (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagata Kosei、Nakamoto Hideki、Sumitani Masahiko、Kato So、
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-021-87615-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Associations between curve severity and revised Scoliosis Research Society-22 and scoliosis Japanese Questionnaire-27 scores in female patients with adolescent idiopathic scoliosis: a multicenter, cross-sectional study (2021)
  • 著者名/発表者名: Doi Toru、Watanabe Kei、Doi Tokuhide、Inoue Hirokazu、Sugawara Ryo、Arai Yasuhisa、Shirado Osamu、Yamazaki Ken、Uno Koki、Yanagida Haruhisa、Kato So、Taniguchi Yuki、Matsubayashi Yoshitaka、Oshima Yasushi、Tanaka Sakae、Takeshita Katsushi
  • 雑誌名: BMC Musculoskeletal Disorders 巻: 22 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s12891-021-04189-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Recognition of posterior thoracolumbar instrumentations used in spinal deformity surgery and techniques for implant removal (2021)
  • 著者名/発表者名: Kato So、Lewis Stephen J.
  • 雑誌名: Journal of Clinical Neuroscience 巻: 86 ページ: 217～222
  • DOI: 10.1016/j.jocn.2021.01.045
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Natural History, Neuroradiological Workup, and Management Options of Chronic Atlantoaxial Rotatory Fixation Caused by Drug-Induced Cervical Dystonia (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Yuki、Kato So、Ganau Mario、Hirai Shima、Oshima Yasushi、Tanaka Sakae
  • 雑誌名: Case Reports in Orthopedics 巻: 2021 ページ: 1～6
  • DOI: 10.1155/2021/6683268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Minimum clinically important change for outcome scores among patients aged 75 or over undergoing lumbar spine surgery (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagata Kosei、Nakamoto Hideki、Kato So、Takeshita Yujiro、Kawamura Naohiro、Ono Takashi、Higashikawa Akiro、Fukushima Masayoshi、Azuma Seiichi、Hara Nobuhiro、Oka Hiroyuki、Matsudaira Ko、Tanaka Sakae、Oshima Yasushi
  • 雑誌名: European Spine Journal 巻: 30 ページ: 1226～1234
  • DOI: 10.1007/s00586-021-06815-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cobalt-chromium versus titanium alloy rods for correction of adolescent idiopathic scoliosis based on 1-year follow-up: a multicenter randomized controlled clinical trial (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakai Daisuke、Tanaka Masato、Takahashi Jun、Taniguchi Yuki、Schol Jordy、Hiyama Akihiko、Misawa Haruo、Kuraishi Shugo、Oba Hiroki、Matsubayashi Yoshitaka、Kato So、Sugawara Ryo、Sato Masato、Watanabe Masahiko、Takeshita Katsushi
  • 雑誌名: Journal of Neurosurgery: Spine 巻: 34 ページ: 897～906
  • DOI: 10.3171/2020.9.SPINE201486
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tracheal stenosis due to cervicothoracic hyperlordosis in patients with cerebral palsy treated with posterior spinal fusion: a report of the first two cases (2021)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi Yuki、Matsubayashi Yoshitaka、Kato So、Oguchi Fumihiko、Nohara Ayato、Doi Toru、Oshima Yasushi、Tanaka Sakae
  • 雑誌名: BMC Musculoskeletal Disorders 巻: 22 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s12891-021-04094-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Letter to the Editor. Randomized controlled trials on anterior versus posterior surgical decompression for degenerative cervical myelopathy (2021)
  • 著者名/発表者名: Ganau Mario、Iqbal Mohammad、Ligarotti Gianfranco K. I.、Kato So
  • 雑誌名: Journal of Neurosurgery: Spine 巻: 34 ページ: 957～958
  • DOI: 10.3171/2020.10.SPINE201895
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Association Between Deep Posterior Cervical Paraspinal Muscle Morphology and Clinical Features in Patients With Cervical Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament (2021)
  • 著者名/発表者名: Doi Toru、Ohtomo Nozomu、Oguchi Fumihiko、Tozawa Keiichiro、Nakarai Hiroyuki、Nakajima Koji、Sakamoto Ryuji、Okamoto Naoki、Nakamoto Hideki、Kato So、Taniguchi Yuki、Matsubayashi Yoshitaka、Oka Hiroyuki、Matsudaira Ko、Tanaka Sakae、Oshima Yasushi
  • 雑誌名: Global Spine Journal 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1177/2192568221989655
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Partial Resection of Spinous Process for the Elderly Patients with Thoraco-Lumbar Kyphosis: Technical Report (2021)
  • 著者名/発表者名: Inanami Hirohiko、Iwai Hiroki、Kato So、Takano Yuichi、Yuzawa Yohei、Yanagisawa Kazuyoshi、Kaneko Takeshi、Segawa Tomohide、Matsudaira Ko、Oka Hiroyuki、Oshina Masahito、Fukusima Masayoshi、Saiki Fumiko、Oshima Yasushi
  • 雑誌名: Medicina 巻: 57 ページ: 87～87
  • DOI: 10.3390/medicina57020087
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A bony Chance fracture through L1 following posterior spinal fusion for adolescent idiopathic scoliosis: a case report (2021)
  • 著者名/発表者名: Rocos Brett、Kato So、Lebel David、Lewis Stephen
  • 雑誌名: Spine Deformity 巻: 9 ページ: 859～862
  • DOI: 10.1007/s43390-020-00257-4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Anatomical study of cervical intervertebral foramen in patients with cervical spondylotic radiculopathy (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirai Shima、Kato So、Nakajima Koji、Doi Toru、Matsubayashi Yoshitaka、Taniguchi Yuki、Inanami Hirohiko、Hayashi Naoto、Tanaka Sakae、Oshima Yasushi
  • 雑誌名: Journal of Orthopaedic Science 巻: 26 ページ: 86～91
  • DOI: 10.1016/j.jos.2020.01.017
  • 査読あり
• [学会発表] 頚椎椎弓形成術後の患者立脚型評価尺度minimum clinically important difference (2021)
  • 著者名/発表者名: 加藤壯
  • 学会等名: 第50回日本脊椎脊髄病学会学術集会
• [学会発表] 関節リウマチ患者における腰椎変性疾患の術後成績 -傾向スコアマッチングによる解 析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 加藤壯
  • 学会等名: 第50回日本脊椎脊髄病学会学術集会
• [学会発表] Does posterior scoliosis correction improve respiratory function in adolescent idiopathic scoliosis? A systematic review and meta-analysis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kato S, Murray JC, Ganau M, Tan Y, Oshima Y, Tanaka S
  • 学会等名: Global Spine Congress 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Post-operative outcomes after degenerative lumbar spine surgery in rheumatoid arthritis patients -A propensity score matched analysis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kato S, Nakamoto H, Matsubayashi Y, Taniguchi Y, Doi T, Yoshida Y, Higashikawa A, Takeshita Y, Fukushima M, Ono T, Hara N, Okazaki R, Iwai H, Oshina M, Sugita S, Hirai S, Matsuda K, Tanaka S, Oshima Y.
  • 学会等名: Global Spine Congress 2021
  • 国際学会
• [備考] 三次元動作分析装置を用いた、四肢の動きの定量的評価の研究
  • URL: https://anima.jp/archives/2020/06/15/5034/
• [備考] 東京大学整形外科学教室
  • URL: http://www.u-tokyo-ortho.jp/