多関節マイクロロボットの膝靱帯損傷診断への応用

关节型微型机器人在膝关节韧带损伤诊断中的应用

• 批准号: 63570708
• 负责人: 山本 真
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kitasato University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63570708/
• 关键词: 多関節ロボット; 靱帯損傷診断; 動物実験; 臨床実験; 剛性

膝動揺性試験は膝靱帯損傷診断のための重要な方法である。しかし、徒手により試験を行なうため、検者の主観が混じりやすく、定量的な試験結果を得ることは難しい。そこで、医師の手をロボットのハンドに置き換え、より定量的な、再現性の良好な膝靱帯損傷診断ロボットを作成することを発案した。動物実験用の、プロトタイプの診断ロボットシステムを作成した。ロボットアクチュエータは三菱電機製RMー501を用いた。ロボットシステムの手動制御プログラム、試験用の逐次制御プログラムを作成した。このシステムを用いてイヌ膝関節の1、前後方動揺性、2、内外反動揺性を試験した。その結果、前後方試験時において、ロボットの位置精度が30%に低下することをつきとめた。これは、前後方試験では、荷重の伝達が直達するため、関節面でのアップヒル効果のあるためと考えられた。そこで、臨床応用用のロボットシステムにおいては、前後方試験時の位置精度を保証するために、最大過般重量を20Kg以上にする必要があることが分かった。以上予備実験の結果を踏まえて、臨床用の診断ロボットを作成した。下肢の固定具を作成し、ロボットハンドに固定した。その他、試験のための付属品、試験プログラムを作成し、診断ロボットシステムを完成させた。このシステムを用いて、1、健状人、2、患者(PCL、MCL損傷)の膝動揺性を測定した。健状人の場合、前方動揺性が300N/mm、後方動揺性が240N/mm、外反動揺性が20Nm/rad、内反動揺性が18Nm/radであることが分かった。それらに対し、PCL、ACL損傷した患者の場合、全体的に剛性値が10〜20%ほど低下することが分かった。特に、後方動揺時には顕著な剛性の低下がみられた。固定方法の改良を行なえば、臨床応用上究めて有効な診断システムになると考えられた。

膝关节活动度测试是诊断膝关节韧带损伤的重要方法。然而，由于测试是手动进行的，因此很容易混入检查者的主观性，导致难以获得定量的测试结果。因此，我们建议用机器人手代替医生的手，创造一种能够更定量、重现性更好地诊断膝关节韧带损伤的机器人。我们创建了用于动物实验的原型诊断机器人系统。使用的机器人执行器是三菱电机的RM-501。创建了机器人系统的手动控制程序和用于测试的顺序控制程序。使用该系统，我们测试了狗膝关节的 1. 前后摆动和 2. 内部和外部摆动。结果发现，在前后测试过程中，机器人的位置精度下降了30%。这被认为是由于在前后测试中载荷直接传递而导致关节表面的上坡效应。因此，在临床应用的机器人系统中，发现最大超重必须在20公斤以上，才能保证前后测试时的位置精度。基于上述初步实验的结果，我们创建了一个临床诊断机器人。创建下肢固定装置并将其固定到机器人手上。此外，我们还创建了测试配件和测试程序，并完成了诊断机器人系统。使用该系统，我们测量了 1. 健康受试者和 2. 患者（PCL 和 MCL 损伤）的膝关节活动度。在健康受试者中，向前摇摆为 300N/mm，向后摇摆为 240N/mm，外翻摇摆为 20Nm/rad，内翻摇摆为 18Nm/rad。相比之下，PCL 和 ACL 损伤的患者的整体硬度值下降了约 10% 至 20%。特别是，在向后摇摆期间观察到刚度显着降低。人们认为，如果固定方法得到改进，它将成为临床应用的极其有效的诊断系统。

项目成果

山本真: 総合臨床. 37. 1927-1928 (1988)

山本诚：一般临床实践。37。1927-1928（1988）

山本真: 日本医事新報. 3328. 43-50 (1988)

山本诚：日本伊治新报 3328. 43-50 (1988)

山本真: "遷延癒合と偽関節" 南江堂, 235 (1987)

Makoto Yamamoto：“延迟愈合和假关节” Nankodo，235 (1987)

藤江裕道: 整形外科バイオメカニクス. 9. 105-110 (1988)

Hiromichi Fujie：骨科生物力学。9. 105-110 (1988)

山本真: リウマチ. 27. 215-217 (1987)

山本诚：风湿病。27。215-217（1987）