| 研究課題/領域番号 |
26350522
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| 研究機関 | 大阪行岡医療大学 |
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研究代表者 |
森友 寿夫 大阪行岡医療大学, 医療学部, 教授 (00332742)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | バイオメカニクス / 3次元動作解析 / 遠位橈尺関節不安定症 / 舟状骨偽関節 / バーチャルリアリティ |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は多肢位CT、ＭＲＩから軟部組織を含んだ３次元関節モデルの関節運動動画を作成する画像解析プログラムの開発し四肢関節の複雑な病的な動態を解明することである。平成28年度にはこの画像解析プログラムを用いて4編の英文論文を発表した。１．J Hand Surg Am. 橈骨遠位端骨折、TFCC損傷後に発生した遠位橈尺関節の両側性（掌側及び背側）不安定症の症例に対して前腕中間位、回内位、回外位でCT撮影し遠位橈尺関節のキネマティクスを解析した。橈尺靭帯、遠位骨間膜の靭帯距離計測、橈骨の変形解析も行った。回内位で尺骨頭は背側に、回外位では掌側に脱臼していた。靭帯距離計測の結果からその病態にはTFCC断裂に加えて遠位骨間膜のゆるみが関連していることを報告した。２．J Hand Surg Eur。まれな小児の舟状骨―大菱形骨関節症の症例に対して掌背屈CTを撮影し手関節のキネマティクスを調査した。患側の舟状骨―大菱形骨は動きが少なく、先天性癒合の病的骨折と考えられた。この結果より部分固定術を選択し、良好な結果を得た。 ３．J Orthop Sci. 舟状骨偽関節によって引き起こされた変形性手関節症17例に対してCTを撮影し、骨棘の発生部位を画像解析プログラムを用いて解析した。骨折部位により骨棘のでき方が3パターンに分かれた。関節内を通るか、背側舟状月状靭帯の近位あるいは遠位を通るかが手根不安定症の発生パターンに影響すると推測された。４．J Wrist Surg。上記3の舟状骨偽関節と不安定性に関する仮説を新鮮死体を用いてバイオメカニクス的に実験した。背側舟状月状靭帯の近位あるいは遠位に骨切りを加え3次元的に骨片の不安定性を計測したところ遠位骨切りで有意に不安定性が大きく、仮説を証明できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
多肢位CT、ＭＲＩから軟部組織を含んだ３次元関節モデルの関節運動動画を作成する画像解析プログラムの開発は順調に進み、臨床応用もできるようになってきた。被験者の関節を複数肢位でCT撮影するため被爆をできるだけ軽減するよう工夫している。また撮影肢位がずれないように装具も作成した。これまで関節の動きを計測するにはX線画像に定規をあて線を引き、その角度を計測するという原始的な手法で行われてきた。したがって、検者間誤差、再現性などが問題になってきた。本画像解析プログラムでは、これまで、検者が２次元画像から想像するしか方法がなかった人体の関節の動きを、骨、軟骨、靭帯モデルの3次元画像の動画として観察、定量化できる技術を提供しうる点である。３次元的に関節運動を見ることにより医療者はこれまでの何倍もの情報を得ることができ、病態の解明、手術方法の選択など臨床に反映された。さらに厳密な定量的データを機械的に算出するために、再現性に優れた動作解析が可能となる。その結果、学会発表、論文発表も国内、海外で複数回行っており、それぞれ良い評価を受けている。3台のコンピューターを用いて複雑な関節運動の３次元解析を行っているがまだ人間の手による作業が多く、解析に多大な時間を要するのが難点である。より簡便になるよう改良が必要である。機材、人員もまだ不足しておりさらなる資金の投入が必要である。今後、症例解析を積み重ねるとともに、機材、人員を増やし、より良い研究環境を作る必要がある。また大学教員・学生を教育し、大学としての実力、研究実績を上げていく。
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| 今後の研究の推進方策 |
TFCCなどの軟部組織の形態を評価するために造影剤を関節内に注入しCTを撮影し、TFCCの輪郭を抽出する技術を確立していく。またTFCC損傷症例の造影データと術中所見を比較し、TFCC損傷の病態を解明していく。擬似関節鏡ツールを作成し、コンピューター画面上で関節鏡を関節内に刺入し関節鏡のカメラの視点でみた関節内画像を作成する。視点は関節内を自由に動かすことができるようにする。また実際の手術の際の関節鏡所見と比較し細かい病変が確認できるか検証する。病的なキネマティクスの解析として、人工的に靭帯や軟骨を損傷させた新鮮屍体標本に骨内3次元センサーを装着しCTを撮影しセンサーと骨モデルの相対的位置関係を登録する。他動的に関節を動かしキネマティクスデータを得る。センサーのデータを3次元骨モデルに当てはめ3次元動画を作成する。荷重下や靭帯切離後など靭帯損傷モデルを作成し病的なキネマティクスを解析する。さらにこれらのデータを生体データと比較検討する。上記の開発を進めるとともに、研究期間を通じて患者の術前、術後に撮影したCTまたはMRIデータを解析し、病態の解明、新しい治療法を開発する。TFCC損傷、関節リウマチ、半月板損傷、舟状骨骨折、手根不安定症、肘、肩靭帯損傷例などの骨関節疾患を有する患者の３次元キネマティクスを解析する。さらには、それらの結果をもとに新たな靭帯再建法や矯正骨切術法、装具を開発する。さらに深屈曲位や伸展位などに肢位を変えて軟部組織の形態がどう変わるかを観察できるようにする。また、正常手関節の動きの中で尺背屈・橈掌屈運動の動きはまだよくわかっていないため、3次元的に解析する予定である。
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