長宗 高樹

スポーツ競技中に好発される膝関節の前十字靭帯損傷時においては，失われた機能を回復する為に再建術を行う．再建術は大腿骨および脛骨に骨孔と呼ばれる穴を作成し，それらの穴に再建靭帯を通して，大腿骨と脛骨を連結する．ここで，作成された骨孔は時間経過とともに再建靭帯との摩擦や圧力によって骨孔拡大が発生し，それが膝の前後及び回旋安定性に影響を及ぼすと言われている．骨孔拡大と術後成績との関係を検討するためには，骨孔拡大の３次元の定量的評価が必要であるが，MDCT中における骨孔領域の読影の困難さから行われていない．MDCT画像中において，骨孔周辺の信号値は曖昧な分布を示しており，簡易的な閾値処理や領域拡張法では抽出が困難である．また，MDCTのデータ量は非常に膨大であり，検者が手動で抽出するには時間的・肉体的な労力を要する．そこで，本研究では MDCT画像中における骨孔領域の特徴を動的輪郭モデルに適用し，自動的に抽出する方法を提案する．６人の被検者に対して各二回取得した MDCTデータに本方法と熟練者が手動で抽出した結果を比較した所，3.5％の誤差であった．

スポーツ競技中に好発される膝関節の前十字靭帯損傷時においては，失われた機能を回復する為に再建術を行う．再建術は大腿骨および脛骨に骨孔と呼ばれる穴を作成し，それらの穴に再建靭帯を通して，大腿骨と脛骨を連結する．ここで，作成された骨孔は時間経過とともに再建靭帯との摩擦や圧力によって骨孔拡大が発生し，それが膝の前後及び回旋安定性に影響を及ぼすと言われている．骨孔拡大と術後成績との関係を検討するためには，骨孔拡大の３次元の定量的評価が必要であるが，MDCT中における骨孔領域の読影の困難さから行われていない．MDCT画像中において，骨孔周辺の信号値は曖昧な分布を示しており，簡易的な閾値処理や領域拡張法では抽出が困難である．また，MDCTのデータ量は非常に膨大であり，検者が手動で抽出するには時間的・肉体的な労力を要する．そこで，本研究では MDCT画像中における骨孔領域の特徴を動的輪郭モデルに適用し，自動的に抽出する方法を提案する．６人の被検者に対して各二回取得した MDCTデータに本方法と熟練者が手動で抽出した結果を比較した所，3.5％の誤差であった．

The intra-operative evaluation of soft tissue balance in knee arthroplasty is executed with trial components of article knee joint. It is needed for excellent long-term result after knee arthroplasty to confirm the proper soft tissue balance. So to assist surgeon, we proposed the robotic instrument for intra-operative evaluation. This paper reports the in vitro experiment with the robotic instrument that consists of tensing robot and 6DOF measurement of the knee joint. We could adjust the soft tissue balance quantitatively by cutting distal femur seeing the robotic data.

近年再生医療では親和性の高い人工培養骨と，骨芽細胞に分化する骨髄幹細胞(BMSCs)を組み合わせた混合物を骨補填剤として用いることが考えられている．しかしこの混合物内の細胞量を測定する方法は，BMSCsを注入した人工培養骨を粉砕し，電子顕微鏡を使用し目視で細胞を数えるのみであった．そのためこれらの混合物は測定以後臨床，研究に使用することができず，治療に最適な細胞量を知ることができなかった．そこで本研究では超音波装置を用いた人工培養骨内細胞量推定システムを提案する．本手法では上記の混合物に対して超音波を透過し，取得した波形から振幅と周波数の特徴値を得る．振幅値は取得波形から直接抽出し，周波数はクロススペクトル法により得られた伝達関数の周波数特性から算出する．これらの特徴値と従来法による真値の関係よりファジィ推論を構築し，細胞量を推定した結果高い成功率で推定を行うことができた．

再生医療の一端として骨の欠損部分に幹細胞を注入した人工培養骨を補填し,治癒の補助を行うことが考えられている．しかし現在人工培養骨内の細胞量を測定するには培養骨を粉砕し電子顕微鏡で目視により確認するのみであるため,細胞量の測定を行った人工培養骨は臨床および実験に用いることは不可能である．そのため人工培養骨内の細胞量が生体内で与える影響についても不明となっている．そこで本研究では超音波ノギスプローブを用いて人工培養骨内の細胞量を非破壊で評価できる知的システムを提案する．波形を獲得した人工培養骨を粉砕し電子顕微鏡により確認した細胞量を真値とし,ファジィ推論による推定結果との比較を行ったところ,本手法により評価できることを示した．