高精度3Dスキャンシステムは、足の力学に関与するレバーアームの測定を自動化することにより、回転性中足部モーメント（RMM）の計算の基礎となる幾何学的ツールとして機能します。足の完全なデジタルモデルを作成することで、システムは「舟状骨モーメントアーム」（NMA）を特定します。これは、舟状骨と足の中心線との間の正確な水平距離であり、回内力の決定における重要な乗数となります。
システムは複雑な足の解剖学的構造を正確な数学的データに変換します。幾何学的に導出された舟状骨モーメントアーム（NMA）と被験者の体重分布を組み合わせることで、システムはRMMの客観的な計算を提供し、荷重下で中足部がトルクをどのように処理するかを明らかにします。
デジタル測定の力学
足の構造全体のキャプチャ
モーメントを正確に計算するには、まず対象物の忠実度の高い表現が必要です。
高精度3Dスキャンシステムは、足の多次元画像をキャプチャします。単純な足跡スキャナーとは異なり、このシステムは足底（下側）と足背（上側）の両方の表面を記録します。この二重表面キャプチャは、下側からだけでは見えない解剖学的ランドマークを特定するために不可欠です。
基準軸の自動化
生体力学では、すべてのモーメント（トルク）には回転軸が必要です。
スキャンソフトウェアは3Dモデルを自動的に処理して、足の中心線を生成します。この線は、第2趾からかかとまでを結ぶ幾何学的な線として定義されます。この中心線は、内外側のずれを測定するための標準化された軸として機能します。
舟状骨モーメントアーム（NMA）の定義
軸が確立されると、システムはレバーアームの長さを決定します。
ソフトウェアは、デジタルモデル上の舟状骨点を特定します。次に、この舟状骨点から以前に確立された中心線までの正確な水平距離を計算します。この特定の距離が舟状骨モーメントアーム（NMA）と定義されます。
幾何学から生体力学へ
体重分布の統合
幾何学だけではトルクは発生しません。力が必要です。
単純な距離測定（NMA）から生体力学的指標（RMM）に移行するには、システムはNMAデータと被験者の体重分布を組み合わせます。体重は、スキャナーによって特定されたレバーアームに作用する力として機能します。
回内傾向の定量化
このプロセスの最終的な出力は、回転性中足部モーメント（RMM）です。
RMMは、中足部に作用するトルクを反映する主要な物理量です。この値は、荷重下での足の回内傾向に直接相関します。モーメントが大きいほど、通常はアーチが崩れる傾向が強いか、足が内側に転がる傾向が強いことを示します。
トレードオフの理解
ランドマーク検出への依存
RMM計算の精度は、システムが舟状骨点を正しく識別する能力に完全に依存します。
足背表面のスキャンが妨げられているか、解像度が低い場合、システムは中心線までの水平距離を誤って計算する可能性があります。この幾何学的誤差は、最終的なRMM計算に連鎖し、回内に関する誤った仮定につながる可能性があります。
中心線の感度
システムは、中心線（第2趾からかかとまで）の標準化された定義を使用します。
ほとんどの被験者にとって効果的ですが、この幾何学的標準は比較的正常な前足部の配置を想定しています。重度の足の変形や趾のずれがある場合、標準的な「第2趾からかかとまで」の軸は、足の機能的な軸を完全に表さない可能性があり、NMA測定が歪む可能性があります。
目標に合わせた適切な選択
生体力学的分析に3Dスキャンを利用する際は、これらの指標が目標とどのように一致するかを検討してください。
- 主な焦点が臨床診断である場合：舟状骨モーメントアーム（NMA）測定に頼り、運動を評価する前に中足部の崩壊の重症度を客観的に定量化します。
- 主な焦点がカスタムフットウェアまたはインソールである場合：回転性中足部モーメント（RMM）を使用して、足を安定させるためにサポートデバイスが対抗しなければならない回転力を理解します。
正確なRMM計算は、回観の主観的な観察を、正確な3D幾何学に基づいた定量化可能な物理的指標に変換します。
概要表：
| 指標 | 定義 | 生体力学における役割 |
|---|---|---|
| NMA | 舟状骨モーメントアーム | 舟状骨点と足の中心線との間の水平距離。 |
| 足の中心線 | 回転軸 | トルク計算のために第2趾とかかとを結ぶ標準化された線。 |
| RMM | 回転性中足部モーメント | 荷重下での回内傾向を反映するトルク（NMA × 重量）。 |
| 3Dスキャン | 幾何学的基礎ツール | 足底と足背の表面をキャプチャして、重要な解剖学的ランドマークを特定します。 |
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参考文献
- Tomoko Yamashita, Shingo Ata. Evaluation of Hallux Valgus Using Rotational Moment of Midfoot Measured by a Three-dimensional Foot Scanner: a Cross-sectional Observational Study. DOI: 10.14326/abe.12.154
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .
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