支持運動系のバイオメカニクスとその応用

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04237106
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小野 啓郎 大阪大学, 医学部, 名誉教授 (70028330)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村上 輝夫 九州大学, 工学部, 教授 (90091347) ; 原 利明 新潟大学, 工学部, 教授 (50134953) ; 金田 清志 北海道大学, 医学部, 教授 (60000957) ; 石田 明允 東京医科歯科大学, 医用器材研究所, 教授 (60016540) ; 赤澤 堅造 神戸大学, 工学部, 教授 (30029277)
• Keywords: 筋収縮 / 複合運動 / 関節接触圧 / 多モード潤滑機構 / 滑液の組成と粘度 / 脊柱安定性 / 脊椎症 / 疲労現象

Research Abstract

支持運動系の機能と構造の特性理解ならびに研究手法に進歩を得た。筋収縮のモデル化を目指して重要な知見が得られた(赤沢)。ヒト膝関節の等尺性トルク,関節角度,積分筋電図の間の関係を満足する非線形モデルを構築したところ,関節角度の増大につれて筋の弾性係数が正から負へ変化することがわかった。複合運動からなる肩関節運動を正確に捉え,そのメカニズムを明らかにした。足関節の動的安定性を拮抗筋トルクの平衡として解析した(石田)。独自に開発したシステムによって関節の接触圧をもとめ,関節構成体の役割を明らかにした。関節の安定性,適合性と構造の劣化の関連,あるいは人工関節の設計などに大きな貢献が期待される(原)。関節機構が良好に維持される秘密は,多モード潤滑機構にあるとして,関与する機構を解明してきた。特に滑液の組成と粘度,摩擦係数の関係を明らかにし,関節の病態理解に資するところが大きい(村上)。骨と結合組織の連鎖からなる脊柱の安定性を包括的に解明した(金田)。すなわち,脊椎の機能単位を死体から取り出して安定性のメカニズムを詳細に検討し,これを前後方から手術的に固定した場合の固定法の優劣を,強度テストによって明らかにした。脊柱運動の実際を記録する方法についても工夫を重ね,生体内における腰椎の荷重条件についても貴重な知見が発表された。脳性麻痺による頚のアテト-ゼ運動が早期に脊椎症を惹き起こす事例に鑑みて,脊椎における変性疾患を,加齢現象ではなく,微小外傷の蓄積による構造劣化として説明した(小野)。椎間板に繰り返し負荷を加えて,その変化をバイオメカニカルに,また組織学的に明らかにし,実際の変性椎間板と比較して仮説を実証しようとした。小動物における脊椎症モデル開発とその構造特性変化を証明する手法についても実りが多かった。

Research Products

• [Publications] 楠木秀忠 朴炯俊 吉田正樹 赤澤堅造: "脳による筋の発生張力と力学特性の同時調節" バイオメカニズム 12. 211-220 (1994)
• [Publications] 小柳康史 内山孝憲 吉田正樹 赤澤堅造: "膝関節筋の筋電図-角度-等尺性トルク関係を表現するモデル" 第37回自動制御連合講義講演会前例. 465-466 (1994)
• [Publications] 渕田道行 他: "磁気センサーを用いた頸堆の運動における三次元的解析" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 15. 441-444 (1994)
• [Publications] A.Ishida et al.: "Measurement of visco-elastic properties of muscles around the ankle during stance." Vestibular and neural front(Elsevier). 365-368 (1994)
• [Publications] T.Murakami: "Design Concept of Adaptive Multimade Lubrication in Artificial Joints." Design of Amenity. (1995)
• [Publications] 澤江義則 他: "PVAハイドロゲルを人工軟骨として有する人工膝関節の潤滑特性評価" 日本機械学会論文集 C編. 60. 4295-4302 (1994)
• [Publications] 日垣秀彦 他: "関節潤滑における関節液と軟骨表層の構成成分の役割(第1報)-酵素消化による実験的評価-" トライボロジスト. 39. 625-632 (1994)
• [Publications] T.Murakami: "The Adaptive Multimade Lubrication in Knee Prostheses with Compliant Layer during Walking Motion." Thin Films in Tribology Elsevier.673-682 (1993)
• [Publications] 浅野 聡 他: "繰り返し負荷中のヒト腰椎(L4-5)椎間板の剛性特性に及ぼす線維輪損傷と髄核摘出の影響" 整形外科バイオメカニクス. 14. 37-44 (1993)
• [Publications] 金山雅弘 他: "前屈・後屈にともなう正常腰椎椎間板の連続変形特性" 整形外科バイオメカニクス. 14. 49-54 (1993)
• [Publications] 梅原新司 他: "前方-後方屈曲時におけるヒトL4-5脊椎機能単位の剛性と後方要素の構造効果" 整形外科バイオメカニクス. 14. 247-252 (1993)
• [Publications] 土居 隆 他: "圧縮荷重時における椎体海綿骨の荷重分担に関する実験" 整形外科バイオメカニクス. 261-264 (1993)
• [Publications] 金山雅弘 他: "X線シネ撮影による正常下位腰椎椎間板の連続変形挙動に関する研究-前・後屈における変形とその位相差" 臨床整形外科. 29. 343-349 (1994)
• [Publications] Kanayama M et al: "A cineraddiographic study on the lumbar disc deformationduring flexion and extension of the trunk" Clin Biomechanics.(in press). (1995)
• [Publications] Masahiro Kanayama et al: "Phase lag of the intersegmental motion in flexion-extension of the lumbar and lumbosacral spine in vivo study-" Spine. (in press). (1995)
• [Publications] 小田剛紀 他: "繰り返しねじり負荷に対する家兎腰椎椎間板版挙動" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 15. 127-130 (1994)
• [Publications] 江原宗平 他: "脊柱の不安定性について 工学者と外科医の対話" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. (印刷中).
• [Publications] 大森蒙、古賀良生、今井和実、中部昇、原利昭: "TKA後の膝蓋大腿骨関節における膝蓋骨コンポーネント設置位置の影響" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 15. 477-482 (1994)
• [Publications] 中部昇、今井和実、原利昭、笹田和彦、大森蒙、古賀良生: "膝蓋骨非置換TKAにおける膝蓋大腿骨関節の適合性についての検討" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 15. 483-488 (1994)