負荷の異なる体幹の回転動作における下肢筋群の役割と筋特性の影響

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K01651
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 飯野 要一 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (50345063)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 回転動作 / 下肢 / 筋骨格モデル / 歩行

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、様々なスポーツでみられる体幹の回転動作中の下肢筋群の役割を明らかにし、筋特性が下肢筋群の活動水準に及ぼす影響を筋骨格モデルを用いて明らかにすることを目的とした。上肢の動きの違いの影響を排除するために異なる重さのメディシンボールサイドスローを対象とした。
本年度は、メディシンボールサイドスローにおいて筋骨格モデルにより推定される筋活動水準が筋電図とどの程度一致するかを検討した。比較対象としてこれまで非常に多くの研究が行われている歩行を選び、同様の検討を行った。
被験者2名を対象とした予備的実験から、メディシンボールサイドスローを対処とした場合、筋骨格モデルの膝関節には屈伸以外の２自由度も必要であることが明らかになった。また、メディシンボールサイドスローにおいて実測された腰部体幹関節の可動域が文献で報告されている可動域内にあることを確認した。
4名の男性健常者を対象として、歩行とメディシンボールサイドスローの動作をモーションキャプチャーシステムを用いて200Hzで測定した。53個の反射マーカを全身の解剖学的ランドマークなどに固定した。モーションキャプチャーシステムと同期して左右の大殿筋、中殿筋、大腿二頭筋、大腿直筋、外側広筋、ヒラメ筋、腓腹筋、前脛骨筋の筋電図を2,000Hzで記録した。歩行速度は、自然な速度とそれに対して20%増、20%減の3速度とした。メディシンボールサイドスローは、100%、80%、60%の努力度の3段階とし、重さは3kgとした。
現在までに、歩行中の下肢筋の活動水準を筋骨格モデルOpensimを用いて推定できることを確認した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

被験者のリクルートに時間を要し、実験時期が当初予定より遅くなった。また、筋骨格モデルで、メディシンボールサイドスローを分析するためには、手とボールの間に仮想関節と設定して分析する必要があるが、この設定に時間を要している。Opensimをmatlabでスクリプトで実行するためのスクリプトの作成に時間がかかっている。

Strategy for Future Research Activity

まず、メディシンボールサイドスロー中の下肢筋の活動水準の推定を行い、筋電図のデータを比較する。比較検討して得られた知見を日本体育学会に発表する予定である。その分析が終了後に、被験者数を8-10名に増やすために追加実験を7月に行う予定である。得られた結果を国際誌に論文投稿を行う。
その分析と同時に、本研究の主目的である、負荷を変えたメディシンボールサイドスローを行わせる実験を8月に行う予定である。その後9月から3月までの間にInduced Acceleration Analysisおよび筋のパラメータを変化させたモデルでの活動水準の変化の算出を行い、体幹の回転動作における下肢筋の役割と筋パラメータの影響を明らかにする。得られた知見を来年度の早い時期に論文として投稿を行う。

Causes of Carryover

他の筋電計が使用できることになったため、筋電計購入の予算として計上した金額を支出する必要がなくなった。筋骨格モデルの計算に高性能のコンピュータが必要であることが分かったたため、筋電計の予算の一部をワークステーションの購入に当てた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

筋骨格モデルを用いた最新の研究のに関する知見を得るために、国際スポーツバイオメカニクス学会の参加の費用に当てる予定である。
また、分析に必要となる統計ソフトや筋骨格の解剖学に関するソフトウエアや文献の購入に充てる予定である。