下肢アライメントの3次元的解析に関する研究

下肢アライメントの3次元的解析に関する研究
山
崎
芳
裕
Three-Dimensional
Lower
高 齢化 社 会 の 進行 と と も に 退行 性
著 しく 増 加 し て
･
Yoshihiro
形 性 関節 症 が 増 加傾 向 に あり
特 に 膝 関節 で 顕著 で
,
あ る . そ して 歩行 不 全 や 寝 た きり に よ る Q O L ( Q
Li f e)
of
i ty
肢ア
低 下 が 社 会 問題 と な り つ
の
関 係 や 骨形 状 を 解 析 す る こ と は
膝 関節 ス ポ
,
,
至 適位 置 の 決 定
を要し か
ネ ン トの
欠 で あり
を 用 い た 1 方 向か ら の 単純 な 角 度測 定 や C T ( C
p ut ed
l
Tb
m
o g r ap
装置や
h y)
法が
一
M RI
(M
a g n e ti c
大 腿骨 と 腰骨 の 骨 軸中 心 線 の な
,
2
しか し な が ら
｡
,
これらの
,
(c
Ⅹ
ー
し
響 を 無視 す る こ と は で き な
い
｡
,
全
整 形外 科 学 に 生 体 医用 工 学 の
,
オメ カ
*
ニ
ク ス が 積 極 的 に 取 り入 れ ら れ て
い
te d
u
線撮影と
R ad i o g
ュ
ル
ー
整 形外 科 に お
次元 ナ ビ ゲ
3
ー
｡
r ap
h y) を 用 い た 立
位に よる
5
次元 的 に評 価
要 素技 術 確 立 を 目 的と し て
章より構成され て
章 ｢ 緒 論+
で
で は
い
ある
,
,
｡
本 論文 は ｢ 下 肢 ア
と題 して
本研 究 に 関 す る 社会 的
,
て 述 べ る とと
7
-
ラ
,
い
もに
ー
,
医
下肢 ア ライ メ ン
チ につ
い
検討 し
て
,
て 述 べ て い る｡
次 元 下 肢 ア ラ イ メ ン ト 評価 シ ス テ ム+
下 肢 ア ラ イ メ ン ト を 3 次元 的 に 評価
る た め の 原理 お よ び 方 法 に
平 成 1 7 年 3 月 2 3 日 授 与〕
その測
,
る｡
体工学的ア プ ロ
第2 章 ｢
方向
骨 に 解剖 学 的座 標 系 を設 定
,
の 下肢 ア ライ メ ン トを 3
テム の
3
2
に よ る 画像 か ら 得 ら れ た 3 次元 骨 表
cT
荷重下 で
,
では
ることと
-
ある
い
新 潟 大 学医 学 部保 健学 科
〔新 潟 大学博 士 ( 工 学)
術中支援 で は 高精度 の
トに対する 生
新 潟 大学 大 学 院自 然科 学研 究科
現在
,
本 論文 の 意義 と 目 的 に つ
｡
分野で あるバ イ
一
テム は
の モ ジ
術 前 計 画 の 立 案と 術 後評 価 に は 練 度
,
学 的背 景 に つ
下 肢 ア ラ イ メ ン ト を 3 次 元 的 に 評価 す る た め に
は
p
第1
c T や M RI で
位 に よ る 撮 影 の た め 非荷 重 下 の 評価 と な る
3
本シス
イ メ ン ト の 3 次元 的解 析 に 関す る研 究+
の
立 位で は なく臥
,
つ
高 精 度 か つ 低 侵 襲 の 診 断技 術 が 必 要 不 可
､
本 論 文 の 構成 を 以 下 に 示 す｡
評 価 に 及 ぼ す影
また
得 ら れ る 下 肢 ア ラ イ メ ン ト情 報 は
｡
こ れか らの
る｡
い
定 精 度 を 評 価検 討 す る も の
大 腿骨 額 部 や 膝 関節 面 の 捻 じ れ 等 の
3 次 元 的因 子 が 下 肢 ア ラ イ メ ン ト の
o m
するシス
タ であ
大 腿 骨 骨 幹戟
,
術 後 評価 の
,
面 形状 モ デ ル を も と に
方法 で は 膝蓋 骨 亜 脱 臼
を 例 に と っ て み て も大 腿 骨前 捻 角
回旋や た わみ
ラメ
を 開発 し て き た
,
次元 的評 価 方
般的で あり
断層 面 で の
手術 成 果 を 目
い
タ 支援 に よ る 3 次 元 下 肢 ア ラ イ
ン シ ス テ ム が必要で
ョ
こ
そ こ で 本研 究 で は デ ィ ジ タ ル Ⅹ 線 画 像 で あ る C R
e s o n a n ce
ての
す角度 で あ る 大腿陛骨角が 代表 的パ
る
R
) 装置 を 用 い
ag i n g
m
シ
-
o m
ュ
ー
術 中支 援
,
病態
膝 を 中心 と し た 下 肢 長尺 立 位 正 面 Ⅹ 線 撮 影
､
,
ける手術で は
下 肢 ア ラ イ メ ン ト の 評価
｡
ン ピ
コ
か ら の構成 を考えて
高 位腰 骨 骨切 り 術 の 骨 切り 角 度 の
,
決定の た め に重要で ある
方法は
ー
ク ス 的手 法 が 必 須 で あ る ｡
ニ
医 師 の 経験 度 に依 存 し な
,
術前計画
変形 性 膝 関節 症 の
,
バイオメカ
,
メ ン ト 評価 シ ス テ ム
下
｡
ツ 障害 や 膝蓋 骨 脱 臼の
ー
人 工 膝 関節 置換 術 に お け る コ ン ポ
解明
指 して
-
評価 す な わ ち 大腿 骨 と 腰 骨 の 位 置
ライ メ ン ト の
進行 過 程
ある
つ
u al
YAMAZAKI
れま で に
て は変
of
Allgnment
同様 に
変形 性疾 患 は
整 形外 科 の 臨床 に お い
る｡
い
Analysis
Extremity
b yy
*
つ い
て
述
べ
･
て い る
測定す
｡
本シ
新 潟 大 学工 学 部研 究 報告
ス テ ム は 被検 者 を 1 2 0
上 に立たせ cR を用
度斜 角 の
60
ホ
て
度 の 開き 角 を 持 つ
い
方 向撮 影 を行 う
2
ル カ メ ラモ デ ル と み な し
ー
射影 行 列 を 算 出 し
,
置 関係 を 決定 す る
た｡
この キャリブ レ
メ
カ メ ラ校正
ー
ジ
第4 章 ｢
次 元 空間 を構 成 す る
3
,
シ
ー
シ
ンフ レ
ョ
ン フ レ
ョ
述べ
ジマ
ー
ッ
る｡
い
ラ イ メ ン ト 評価 シ ス
チ ン グ の 検 討+
次
メ
ジマ
ー
元 位 置 と 実 際 に撮 影 を行 っ て 算 出 し た 結 果 と 比 較 す
る｡
そこで
ることで
細 な 形 状 を 把握 す る た め
第3 章 ｢
次元 下 肢 ア
3
お け る 臨床 評価 パ ラ メ
の
臨床 応用 に つ
い
ー
,
考察 し て
る｡
い
現さ れ て
い
｡
,
で は
c R
｡
,
シス テ ム
に投影さ れ た
大 腿骨 骨 頭
,
,
被検者個
大腿骨内
メ
そ して
一
,
大腿 骨 贋 部
,
｡
,
大 腿 骨 頚体 角
腿 骨後 顧接 線 角
,
腰 骨 響曲 度
い
般的に 2 次元で 表
パラメ
た 臨床 評価
,
大 腿骨 前捻 角
腰 骨 後方 傾斜 角
,
腰骨捻れ角で ある
｡
また
,
3
ー
ー
,
々
お よ び 腰 骨腰 部 の よ り 詳
,
,
被 検者 個 々
述
べ
新た に 1 台の
の CT
デ
タ
ー
括する とと もに
,
終わり に
,
腰
意 を 表 しま す
-
て い る｡
,
Ⅹ
そ して
,
従来法と
算 出 し た 臨床評 価 パ ラ
い
て
述べ
て い る
ま
｡
線管 球 で 利 用 可 能 な 回 転 台 式撮
測 定精 度 に つ
い
て
検討 した結果を
,
で は
,
本 論文 で 得 ら れ た 結 果 を 給
将 来的 展 望 に つ
い
て
述べ
て い る
｡
,
指 導 を賜 っ た 田 連 裕 治教 授 に 深 甚 の 謝
｡
8
述べ
て い る｡
大
次元 骨
て
タ を比 較検 討 し た 結 果 に つ
第 5 章 ｢ 結論+
タ
-
い
の モ デ ル を用 い て
影装置を開発 し
タ を 新 た に 3 次元 的
ー
定義し直 した
評 価 に用
た
大腿骨およ び腰骨側に 3
は 大腿 骨 轡 曲度
,
ー
入 す る 手法 に つ
る 臨床 評価 パ ラ メ
骨 後額 接 線角
次 元骨 表 面
タ の 検 討+
腰 骨 瀕 問隆起 頂点 な どの 解剖 学 的特 徴 点 の 3
次 元座 標 を 設定 す る
3
か ら 3 次 元骨 表 面形 状 モ デ ル を 作 成 し シ ス テ ム に 導
て述 べ て い る
次元位置情報を抽出 して
に
て
,
チ ン グ に よ る 臨床 評
ラ イ メ ン ト評 価 シ ス テ ム に
大 腿 骨 及 び 腰骨 側 に対 し て
外額
い
ッ
タ の 算 出 に 誤差 が 大 きく な る 問 題 点が あ
ラ メ
実用 性 に つ
テム に
シス テ ム
新 し い 手法 の 導入 を
,
形 状基 準 モ デ ル の イ
この 3
,
膝 関節 部 に お け る 大 腿 骨腰 部 お よ び
価パ
シス テム の
では
腰 骨願 部 の 骨 形 状 は 個 体 差が 大 きく
,
タ を算出し
ー
｡
ム を作製 し
あ ら か じ め 3 次元 測 定器 で 精密 に 計 測 し
,
て い る
鋼球 位 置 を
ー
ム の
ー
て
測 定精 度 向上 を 目 的と し て
検討 して
個の
72
,
の
い
次元下肢 ア
3
変形操作 に よ るイ
,
グ 法 で 臨 床 評価 パ ラ メ
ン
検討 した結果に つ
おけるイ メ
,
チ
マ ッ
両 眼 立 体 視 法 か ら 3 次元 的 位
ャリブレ
ー
表面 形 状 基 準 モ デ ル を 作 成 し
撮影を ピ ン
この C R
｡
際 の 測 定精 度 を検 討 す る こ と を 目 的 と し て
鋼球 を 配 し た キ
台
テ
ッ
法を用 い
そ して
｡
カセ
度 正 面立 位前後位 及 び
て 0
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