超音波を用いた骨粗鬆症における骨強度評価装置の開発

文献情報

• 文献番号: 200619032A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 超音波を用いた骨粗鬆症における骨強度評価装置の開発
• 課題番号: H17-長寿-一般-021
• 研究年度: 平成18(2006)年度
• 研究代表者(所属機関): 大西 五三男(東京大学医学部附属病院 整形外科・脊椎外科)

研究分担者(所属機関)

• 中村　耕三(東京大学医学部附属病院　整形外科・脊椎外科)
• 土肥　健純(東京大学大学院情報理工学系研究科)
• 佐久間一郎(東京大学工学系研究科)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 長寿科学総合研究
• 研究開始年度: 平成17(2005)年度
• 研究終了予定年度: 平成18(2006)年度
• 研究費: 10,497,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

骨粗鬆症患者における骨強度を非侵襲且つ高精度に実測できる診断装置の開発を行うことを目的とする。超音波エコートラッキング（ET）法を用いる。本法を骨に応用し、微小な骨の変形・歪を非侵襲に高精度に検出することにより、骨強度を評価する。ET法を骨計測用に改良を行った上で基礎実験・臨床測定を行い、骨粗鬆症患者を対象に測定を行い、本法による骨強度診断の有用性を実証する。

研究方法

ET法を骨計測用に改良し測定装置を製作した。超音波の骨表面からの反射波を検出し、ETを行うことで骨の微小変形を高精度に検出可能にした。さらに本法を、プローブ長軸方向に同時に5点計測可能な装置へと改良し、変位測定と同時に変形測定を可能なものとした。動物骨を用い本法により骨変形を測定し、歪ゲージとの比較を行った。さらにET法による臨床測定法の開発を行った。脛骨用の固定冶具、プローブ保持装置、荷重機構を作成し、脛骨強度の臨床測定システムを開発した。健常ボランティアと骨粗鬆症患者を対象とし、微少な荷重に対する変形角度計測を行った。

結果と考察

開発した骨計測用ETシステムは1.5ミクロン以内の測定精度が実証された。また、複数点同時計測において、骨の変形計測量が歪ゲージの実測値と5 ％以内の精度で一致した。基礎実験からET測定は骨の力学的特性・強度を検出する方法として高精度の方法であり、臨床応用できる可能性が示された。臨床測定では、健常ボランティア25名を対象とした脛骨の３点曲げによる変形角度計測により、0.075 から0.18 度の変形角が検出可能であった。骨粗鬆症患者に対する測定は、男5名、女10名の計15名（平均年齢は67.1歳）でのET変形角は0.095度から0.301度が検出され、これに脛骨長をnormalizeしたET ・Stiffnessは24.1から70.2であった。データから本測定法が臨床において脛骨の剛性を検出可能であった。

結論

エコートラッキング法を用いた超音波診断装置は骨の微小変形を十分な精度で検出可能であり骨の剛性と粘性評価が可能であった。また、臨床測定においても骨の力学特性を実測可能であり、骨粗鬆症患者における骨強度評価法として有用である。

公開日・更新日

• 公開日: 2007-03-09
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 200619032B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 超音波を用いた骨粗鬆症における骨強度評価装置の開発
• 課題番号: H17-長寿-一般-021
• 研究年度: 平成18(2006)年度
• 研究代表者(所属機関): 大西 五三男(東京大学医学部附属病院 整形外科・脊椎外科)

研究分担者(所属機関)

• 中村　耕三(東京大学医学部附属病院　整形外科・脊椎外科 )
• 土肥　健純(東京大学　大学院情報理工学系研究科 )
• 佐久間　一郎(東京大学　大学院工学系研究科 )

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 長寿科学総合研究
• 研究開始年度: 平成17(2005)年度
• 研究終了予定年度: 平成18(2006)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

骨粗鬆症患者における骨強度を非侵襲且つ高精度に実測できる診断装置の開発を行うことを目的とする。超音波エコートラッキング（ET）法を用いる。本法を骨に応用し、微小な骨の変形・歪を非侵襲に高精度に検出することにより、骨強度を評価する。ET法を骨計測用に改良を行った上で基礎実験・臨床測定を行い、骨粗鬆症患者を対象に測定を行い、本法による骨強度診断の有用性を実証する。

研究方法

ET法を骨計測用に改良し測定装置を製作した。超音波の骨表面からの反射波を検出し、ETを行うことで骨の微小変形を高精度に検出可能にした。さらに本法を、プローブ長軸方向に同時に5点計測可能な装置へと改良し、変位測定と同時に変形測定を可能なものとした。動物骨を用い本法により骨変形を測定し、歪ゲージとの比較を行った。さらにET法による臨床測定法の開発を行った。脛骨用の固定冶具、プローブ保持装置、荷重機構を作成し、脛骨強度の臨床測定システムを開発した。健常ボランティアと骨粗鬆症患者を対象とし、微少な荷重に対する変形角度計測を行った。

結果と考察

開発した骨計測用ETシステムは1.5ミクロン以内の測定精度が実証された。また、複数点同時計測において、骨の変形計測量が歪ゲージの実測値と5 ％以内の精度で一致した。基礎実験からET測定は骨の力学的特性・強度を検出する方法として高精度の方法であり、臨床応用できる可能性が示された。臨床測定では、健常ボランティア25名を対象とした脛骨の３点曲げによる変形角度計測により、0.075 から0.18 度の変形角が検出可能であった。骨粗鬆症患者に対する測定は、男5名、女10名の計15名（平均年齢は67.1歳）でのET変形角は0.095度から0.301度が検出され、これに脛骨長をnormalizeしたET ・Stiffnessは24.1から70.2であった。データから本測定法が臨床において脛骨の剛性を検出可能であった。

結論

エコートラッキング法を用いた超音波診断装置は骨の微小変形を十分な精度で検出可能であり骨の剛性と粘性評価が可能であった。また、臨床測定においても骨の力学特性を実測可能であり、骨粗鬆症患者における骨強度評価法として有用である。

公開日・更新日

• 公開日: 2007-03-09
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 200619032C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 骨密度による評価では骨の形状や荷重方向といった実際の骨折を予測するにために必要な情報が考慮されていなかった。エコートラッキング（ET）法により、荷重負荷に対する動的な体内の骨の歪を非侵襲に計測することが達成された。これは、骨密度のように骨量から骨強度を予測する方法ではなく骨の力学特性を非侵襲に実測出来たことでありその意義は大きい。
• 臨床的観点からの成果: 脛骨部ET測定の結果、脛骨の剛性が実測可能であり、骨粗鬆症患者における骨の骨強度を評価する方法としてET法が有用であるとことが実証された。今後ＥＴ法を用いることにより、実際の日常生活での荷重負荷に対する骨折リスクを定量的に評価し、個々の患者に骨折リスクを定量的に評価し患者に最適な予防法の選択、予防治療の効果判定を行うことが可能と考える。
• ガイドライン等の開発: 現在まで特になし。
• その他行政的観点からの成果: 本研究における超音波ET法を利用する方法は、検査に侵襲を伴わない、動的荷重に対しても検査可能、評価装置自体は既存の超音波装置に付加することで提供され、安価に設備できるなどの利点を有する。さらに本装置により骨折リスクを定量的に評価し最適な予防法の選択が可能となれば、これによる骨折患者数の減少が期待でき、これに伴う医療費の削減にも繋がる。
• その他のインパクト: 第79回日本整形外科学会学術集会（2006 横浜）にてシンポジウムとして発表。; 第32回日本骨折治療学会(2006 仙台)にてシンポジウムとして発表。

発表件数

• 原著論文（和文）: 0件
• 原著論文（英文等）: 1件
• その他論文(和文): 0件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 4件
• 学会発表(国際学会等): 3件
• その他成果(特許の出願): 0件 ; 「出願」「取得」計8件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 0件

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Matsuyama J, Ohnishi I, Sakai R et al.; A new method for measurement of bone deformation by echo tracking. ; Medical Engineering & Physics , 28 (6) , 588-595 (2006)

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-10
• 更新日: -