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Unraveling the neural basis of chronic low back pain: a new biomarker based on muscle synergy analysis

Research Project

Project/Area Number 22K11404
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionTokyo University of Technology

Principal Investigator

斎藤 寛樹  東京工科大学, 医療保健学部, 助教 (80865410)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 横山 光  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30896832)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords体幹筋シナジー / 腰痛 / 伸展型腰痛 / 筋シナジー / 運動制御 / 筋電図 / 慢性腰痛 / 神経基盤
Outline of Research at the Start

腰痛は有症率・再発率が非常に高く、休職等により労働生産力を減少させ、 医療費の増大に大きく寄与する。しかし腰痛を起こし得る異常な運動様式については未だ明らかになっていない。筋シナジーとは筋活動の集合体のことであり、ヒトの複雑な動きの運動制御機構を反映していると考えられている。本研究では、慢性腰痛の原因となる筋シナジーを明らかにすることで病状の変化や治療効果の指標となるバイオマーカーの開発を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

腰痛は有症率・再発率が非常に高く、休職等により労働生産力を減少させ、医療費の増大に大きく寄与する。しかし腰痛を起こし得る異常な運動様式について は未だ明らかになっていない。筋シナジーとは筋活動の集合体のことであり、ヒトの複雑な動きの運動制御機構を反映していると考えられている。本研究では、 慢性腰痛の原因となる筋シナジーを明らかにすることで病状の変化や治療効果の指標となるバイオマーカーの開発を目指すこととした。
2023年度では、無線筋電計測システム、三次元動作解析装置を使用し、伸展型腰痛の異常筋シナジーの特定を行った。結果として、11課題中、伸展動作、四つ這いでの安定性動作のみで健常者に比べて異常筋シナジー(筋シナジーの増加)が認められた。このシナジーは体幹の脊柱起立筋や腹部の複数筋の活動であり、過剰な筋活動により脊柱に負荷がかかっていることが示唆された。すなわち、この異常な筋シナジーを最適化(減少)することが、腰痛に対するリハビリテーションの効果を高めるために重要である可能性がある。また11課題を用いることで、異なる腰痛のサブグループを包括的に評価できる可能性があることが示唆された。最後にヨガやピラティスをベースとしたエクササイズ中の筋シナジーを調べることで筋シナジーの最適化を図るためのリハビリテーションの開発をし、2024度での介入研究へつなげるための研究も行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

被験者のリクルートや解析などの進行が良好だったため、研究成果を国際誌に掲載及び投稿することができた。また関連したテーマでの国際共同研究についても、共著者として論文化することができ、おおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、屈曲型、回旋型や心理的要因が有意なタイプのような異なる腰痛のサブグループに対する筋シナジーの検討を行う。またこれらに対して、リハビリテーションを行うことで疼痛の改善とともに筋シナジーが健常者と同じような構成になるかを検討することで、バイオマーカーとしての有用性を検討する。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Han University of Applied Sciences/Radboud University Medical Centre/Vrije Universiteit Amsterdam(オランダ)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] HAN _ University of Applied Sciences/Vrije Universiteit Amsterdam(オランダ)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] Direction-Specific Changes in Trunk Muscle Synergies in Individuals With Extension-Related Low Back Pain2024

    • Author(s)
      Saito Hiroki、Yokoyama Hikaru、Sasaki Atsushi、Nakazawa Kimitaka
    • Journal Title

      Cureus

      Volume: -

    • DOI

      10.7759/cureus.54649

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Muscle synergy patterns as altered coordination strategies in individuals with chronic low back pain: a cross-sectional study2023

    • Author(s)
      Saito Hiroki、Yokoyama Hikaru、Sasaki Atsushi、Nakazawa Kimitaka
    • Journal Title

      Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation

      Volume: 20 Issue: 1 Pages: 69-69

    • DOI

      10.1186/s12984-023-01190-z

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Not all movements are equal: Differences in the variability of trunk motor behavior between people with and without low back pain?A systematic review with descriptive synthesis2023

    • Author(s)
      Abu Bakar Florian、Staal J. Bart、van Cingel Robert、Saito Hiroki、Ostelo Raymond、van Die?n Jaap H.
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 18 Issue: 9 Pages: e0286895-e0286895

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0286895

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Variability of trunk muscle synergies underlying the multidirectional movements and stability trunk motor tasks in healthy individuals2023

    • Author(s)
      Saito Hiroki、Yokoyama Hikaru、Sasaki Atsushi、Matsushita Kazuya、Nakazawa Kimitaka
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 1193-1193

    • DOI

      10.1038/s41598-023-28467-6

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Direction specific changes in trunk muscle synergies in individuals with extension-related low back pain2023

    • Author(s)
      斎藤寛樹
    • Organizer
      11th Interdisciplinary World Congress on Low Back & Pelvic Girdle Pain
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 筋協調パターン解析に基づいたモーターコントロールアプローチの可能性:運動機能テストと段階的エクササイズ選択の根拠2023

    • Author(s)
      斎藤寛樹
    • Organizer
      第11回日本運動器理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Muscle Coordination Patterns Underlying a Variety of Human Movements: Implications for Motor Control Impairment2023

    • Author(s)
      斎藤寛樹
    • Organizer
      Miami Project Seminar Series at University of Miami
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] Not all movements are equal

    • URL

      https://www.crd.york.ac.uk/prospero/display_record.php?RecordID=180003

    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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