受動的関節運動中の筋の形態変化に着目した新しい筋スティフネス推定手法の開発
| Project/Area Number |
22K17686
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 59020:Sports sciences-related
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| Research Institution | Kawasaki University of Medical Welfare |
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Principal Investigator |
福原 真一 川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 講師 (70745497)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 筋音図 / 筋電図 / 変位筋音図 / 筋スティフネス / ペダリング |
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| Outline of Research at the Start |
筋の硬さ（筋スティフネス）は筋コンディショニングを反映する指標の一つであり、スポーツ科学で評価・応用が試みられている。
本研究では、筋の剛柔によって筋の伸縮の程度が変化するという仮説のもと、新規開発されたMMG/EMGハイブリッドセンサで計測される変位筋音図を用いて受動的な関節運動時の筋の形態変化を評価することによる筋スティフネスの推定を目的とし、ユニバーサリティを有した新しい評価指標の開発を目指す。本研究によって、筋スティフネス評価がスポーツ分野で導入される契機となり、スポーツ科学の発展や国民の健康増進に寄与することが期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
筋の硬さ（筋スティフネス）は筋コンディショニングを反映する指標の一つであり、スポーツ科学で評価・応用が試みられている。しかし、筋スティフネス評価は測定装置の精度の問題や専門知識が必要であるために、一般的なフィールドで用いられることはなかった。本研究では、筋の剛柔によって筋の伸縮の程度が変化するという仮説のもと、申請者らが開発したセンサで計測される変位筋音図を用いて受動的な関節運動時の筋の形態変化を評価することによって筋スティフネスを推定することを目的としている。
以前より、申請者らが開発してきたMMG/EMGハイブリッドセンサを導入する。本センサは筋電図（Electromyography：EMG）と筋音図（Mechanomyography：MMG）を同時計測し、筋収縮時の筋機能を実施場所を問わず簡便に評価できる特徴を有している。特に、本センサによって計測される筋音図は関節運動にともなう筋の形態変化を皮膚表面とセンサ間の距離として捕捉し、変位筋音図（displacement-MMG：dMMG）と表現される。変位筋音図が膝の進展・屈曲による筋の単軸方向の伸び縮みの様子（形態変化）を距離という物理量で捕捉することにより、筋スティフネスの経時的変化を推定することができると考えている。
2022年度は、受動的関節運動時における変位筋音図の実験プロトコル実現のための実験系の構築をメインとして研究を実施した。また、運動に起因する筋スティフネスの変化を調べるために継続的なペダリング運動を対象とした実験を実施して変位筋音図を計測し、その推移を検証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
受動的関節運動中における変位筋音図計測プロトコルの構築および、運動中の変位筋音図の基礎的データを数例ではあるが取得することができた。これらの理由から、本研究課題は順調に進捗していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は、粘弾性特性を変化させる熱と関節の過伸張による変位筋音図への影響を調べる予定である。具体的には、温熱療法に用いられるホットパックを使用して大腿四頭筋を加温し、その後の受動的関節運動による変位筋音図の出力を調べる。また、大腿四頭筋の静的ストレッチの実施の有無によって、同様に受動的関節運動中の変位筋音図に与える影響を検討する予定である。いずれの実験も実験参加者を介入群とコントロール群に振り分け、両者の変位筋音図を統計学的手法を用いて比較する予定である。
変位筋音図は、筋の単軸方向の形態変化を捉える生体信号であり、受動的関節運動中は正弦波のような振幅のある波形となる。これまでこの振幅の大きさを筋スティフネスの評価対象としてきた。動的粘弾性測定時のひずみと応力の位相差から、材料の粘弾性評価として粘性割合を評価することがある。これを参考に、今後は連続的に膝関節角度を計測できるゴニオメータを用い、受動的ペダリングによる実際の下肢の関節運動と筋の動きを捉えている変位筋音図の位相差を評価することにより、変位筋音図の振幅に加えて、別視点から筋スティフネスを評価できる新たなパラメータの導入を目指していく。
また、これらの結果を医工学系の国際ジャーナル誌に論文投稿する予定としている。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
