らの合同研究グループは、模擬骨を使用した基礎実験にて、人工股関節カップの設置強度を術中評価する技術の原理実証に成功しました。骨折や転倒などによる運動器疾患は、要介護、要支援の上位認定理由となっており、この疾患に対する治療技術の1つである人工股関節置換術(注1)の手術件数は、世界的にも年々増加傾向です。カップの術中設置強度評価は、カップをハンマーで叩いて設置する術者の手の感覚に頼っており、手術中に定量的に計測する技術は存在していません。カップにレーザー光を照射しその振動の周波数を測定することで、カップの骨盤に対する「うき」や「剥離」を評価することができます。本手法は、患者さんの身体にダメージを与えることなく何度でも評価可能な定量的評価方法です。今後、この革新的な技術を応用した医療診断機器を開発することで、より安全で確実な人工股関節置換術の実現に大きく寄与するものと期待されます。本研究成果は11月8日(ヨーロッパ中央時間)、『Sensors』オンライン版に掲載されました。厚生労働省が公開する国民生活基礎調査において、運動器疾患(骨折や転倒も含む)は要介護、要支援の上位の認定理由です(参考1)。Life)向上が望まれますが、人生における寝たきり期間を示す平均寿命と健康寿命の差は医療技術が発達している近年においても縮まってはいません。寝たきりの原因となる運動器疾患に対する治療技術の1つである人工股関節置換術の手術件数は、世界的に年々増加傾向です。同手術においては、人工股関節カップ(図1)が術後早期にゆるみ、骨盤から外れてしまう合併症が知られています。カップの術中設置強度評価は、カップをハンマーで叩いて設置する術者の手の感覚に頼っており(図2、図3)、手術中に定量的に計測する技術は存在していません。これまで研究室レベルでは設置強度評価方法として、引き倒し力やトルク力を用いた機械強度による評価が行われていましたが、それらは単回のみのダメージを伴う評価方法であり、術中の評価方法としては利用できませんでした。今回、本研究チームが基礎実験にて開発したレーザー共振周波数解析(注2)は、ダメージなく何度でも評価可能な定量的評価方法です。赤丸のようにハンマーを用いて手で打ち込む。図3.人工股関節カップ打ち込みの模式図(日本エム・ディ・エム社資料より引用)打ち込み棒を人工股関節カップに接続し、ハンマーを用いて手で打ち込む。2.研究の成果と意義・今後の展開レーザー共振周波数解析は、加振レーザーにより人工股関節カップに振動を与え、計測レーザーにより振動の周波数測定を行う方法です(図4)。あること、測定者間の再現性など、レーザーを用いることによる優位性は非常に高いと考えられます。本手法を用いることで人工股関節カップの骨盤に対する設置強度を測定でき、適切な設置が可能となります。その結果、人工股関節カップが骨盤から術後早期にゆるみ、骨盤から外れることを予防するだけではなく、術中の過度な打ち込みによる骨折や、不要な追加固定用スクリュー挿入による血管損傷などを防止することが可能となります。術中の骨折は術後の回復を遅らせ、血管損傷は致死的な合併症につながります。これらは術中の正しい評価により避けることが可能であり、本法は人工股関節置換術の安全性向上に大きく貢献することが期待されます。図4.本手法の模式図(赤色:加振レーザー、緑色:計測レーザー)近赤外波長の高エネルギーパルスである加振レーザーを照射することで、照射部が急加熱しわずかに蒸散(アブレーション)が生じる。それに伴い股関節カップに微弱な振動が生じる。振動による光の周波数の変化(ドップラー効果)をレーザーにて計測する。aが設置強度の強い模式図、bが設置強度の弱い模式図を示す。設置強度不足がレーザー照射時の振動の変化として検出される。number:JP17lm0203004j0001、JP18lm0203004j0002)の支援によって行われました。よって股関節が傷ついた場合に行う手術です。いくつかのインプラント部品により構成されますが、骨と直接接触するインプラントとして大腿骨側のステム、骨盤側のカップがあります。本研究は骨盤側のカップを評価する手法です。(注2)レーザー共振周波数解析:外部から与えられた振動により物体が特定の周波数で振動することを共振といいます。本研究ではパルスレーザーにより振動を与え、その振動の周波数を別のレーザードップラー振動計により測定し解析しています。Reserved.ページのトップへ。