1991 Fiscal Year Annual Research Report
シミュレ-ト膝による大腿・膝蓄関節部の運動形態と荷重負荷特性に関する実験的研究
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02650186
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
広川 俊二 九州大学, 教養部, 助教授 (80150374)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
緒方 公介 九州大学, 医学部, 講師 (40136437)
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| Keywords | シミュレ-ト膝 / 大腿・膝蓋関節接触圧 / 膝蓋骨の3次元運動 / 大腿拮抗筋収縮力 / 膝屈曲角 / 歩行動作 |
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| Research Abstract |
シミュレ-ト膝の形態,構造,寸法諸元等には,現実の生体膝関節のそれらとの厳密な対応が要求されるため,当初に死体膝を直接対象とした測定実験を繰返し,断片的ではあるが,種々の予備デ-タを多数収集した。
次に,これら予備デ-タの精度を検定したり,後に予定しているシミュレ-ト膝での実験計画を容易にすることなどを目的とし,当該関節部の数学モデルを作成し,種々の計算機シミュレ-ションを実施した。
この計算機シミュレ-ションの結果は,シミュレ-ト膝での実験計画の貴重な資料となり得ただけでなく,それ自体が有用な研究成果をもたらした。
歩行時の筋収縮力と膝屈曲角度との組合せデ-タに関しては,多数の研究結果が公表されているものの,研究者ごとに実験条件が異なり,結果に大きな隔りがあるため,本研究の目的に合致したデ-タはほとんど存在しない事が判明した。そこで,この点に関しても,独自に人間の下肢モデルを構築し,一般性の高いデ-タを算出し,整理した。
前述した予備実験結果とシミュレ-ション解析の結果から,筋収縮力と関節接触力や膝蓋骨の3次元運動との間には,一定の相似則が成り立ち,現実のそれより低い筋収縮力特性で,目的とするデ-タが得られる事が分かった。以上により,本研究で計画していたシミュレ-ト膝を当初予定していた仕様に比べ,小型・軽量化したものに設計変更し、これを完成せしめた。種々の測定実験の結果,歩行時に人間の下肢は多様な運動形態を示すにもかゝわらず,結果的に大腿・膝蓋関節部の接触応力がほゞ一様になるという興味ある結果を得た。
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[Publications] S.Hirokawa: "Threeーdimensional Mathematical Model Analysis of The Patellofemoral Joint" Journal of Biomechanics. 24. 659-671 (1991)
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[Publications] 広川 俊二: "大腿拮抗筋収縮力が膝関節不安定性に及ぼす影響" 計測自動制御学会論文集. 27. 1327-1334 (1991)
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[Publications] S.Hirokawa,M.Solomonow,Z.Luo,Y.Lu and R.D'Ambrosia: "Muscular CoーContraction and Control of Knee Stability" Journal of Electromyography and Kinesiology. 1. 199-208 (1991)
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[Publications] 広川 俊二,松村 公志: "膝関節のバイオメカニクスと動筋・拮抗筋力" バイオメカニズム(11). 11. 153-165 (1992)
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[Publications] S.Hirokawa and K.Matsumura: "Variation of the Cruciate Ligaments Stresses Elicited by The Thigh Muscles' Contraction" Proceedings of the 3rd USAーChinaーJapan Joint Conference on Biomechanics. 125-126 (1992)
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[Publications] S.Hirokawa,M.Solomonow,R.Baratta,H.Shoji and R.D'Ambrosia: "Does FES damage the knee joint stability." Proceedings of World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering. 653-654 (1991)
