変形性関節症（OA）は、膝関節や股関節など関節の軟骨や骨が変性・破壊される病気です。関節内で多くの変化が起こるため強い痛みが生じます。これに伴い、除痛や支持性を獲得するための手術法に人工関節が用いられています。国内の膝OA潜在患者数については約2500万人以上と推定されおり、整形外科領域において年間7万例を超える人工膝関節が用いられています。人工関節置換術は除痛や歩行能力など基本的機能の改善がその大きな目的でしたが、現在では深屈曲やスポーツ活動などより高次元の機能への要求度が高まっています。このことから、本研究は申請者らが開発したイメージマッチング法による生体内関節の動態解析技術と人工関節開発支援技術を駆使し、健常関節が持つ解剖学的形状や機能性などを評価することで高機能性を持った次世代人工関節を開発することを目的としています。

１．イメージマッチング法による生体内関節の動態解析技術

生体内での骨（関節）や人工関節の複雑な動態を3次元で可視化することのできる解析手法の1つです。解析対象動作の一方向X線動画像から3次元空間における位置や姿勢を計算し、解析対象動作の関節運動を3次元で再現することができます。現在では世界最高レベルの誤差範囲内で空間認識を可能としました。生体内で骨（関節）や人工関節がどのように動作・機能しているのかを分析し、手術方法やリハビリ方法の改良、さらに日本人の日常生活動作（正座など）にあった人工関節やスポーツ動作に適した形状の人工関節の開発に役立てています。

２．人工関節開発支援技術

開発に必要な耐用性試験が行える人工関節開発支援室を学内に設置し、産学連携により独自に開発した4軸摩耗試験、軸荷重試験機、3軸拘束範囲試験機、内外反拘束範囲試験機などISO、ASTM規格基準を満たした試験機を配置しています。これによって、研究から開発までの工程を一貫して行うことができ、愛媛大学医学部附属病院人工関節センターの研究開発部門との連携により強力に推進するとともに、臨床応用までのスムーズな実施を可能としています。