A study of three strategies of posture control for disturbance stimulus

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K11632
• Research Institution: Kawasaki University of Medical Welfare
• Principal Investigator: 宮川 健 川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (70279008)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 枝松 千尋 倉敷芸術科学大学, 生命科学部, 准教授 (80351948)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 姿勢保持 / 外乱刺激 / ストラテジー / 動作分析 / 重心動揺 / 圧力中心 / 高齢者

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、多様な水平外乱条件により誘発される姿勢保持動作をバイオメカニクス的手法により分析し、外乱刺激の大きさ・方向が姿勢制御の「3つ方略」の 相互関係にどのような影響を及ぼすのか、そしてそれらの相互関係が高齢者の体力要素や疲労状態によってどのように変化するのかを明らかにすることを目的と している。これまでは、若年者および高齢者を対象として、静止立位における水平外乱刺激時の足関節、膝関節、股関節の角度・角速度ならびに足部の変位・速 度を定量化し、刺激の大きさ・方向の違いによって「3つの方略」の相互関係がどのように変化するかを検討した。
新型コロナウイルス感染症拡大の関係で、高齢者を被験者とした実験が予定どおりに実施できていないことから、対象者を若年者に絞っての課題を追加し、姿勢制御のフィードフォワードに関連する内容についても検討を加えることとした。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

2019年度は、ヒトの静止立位における姿勢制御のための方略、すなわち足関節の筋群を中心としてバランスを維持する方略(足関節方略)、股関節を支点として 大きく体幹を運動させることでバランスを維持する方略(股関節方略)、片足を前後左右に踏み出すことで支持基底面の面積を大きくしてバランスを維持する方 略(ステップ方略)、これら3つの方略に着目し、高齢者と若年者の姿勢保持動作の違いを定量的に明らかにした。これらの結果は、高齢者において 立位時の姿 勢の乱れが転倒へ移行する機序を解明する手がかりになると考えられた。2020年度は、転倒予防のための高齢者特有の姿勢制御の方略は、高齢者自身の神経系あ るいは骨格筋系などの身体の機能強化によって変化するか否かについて検討した。静止立位の高齢者に対して、1日に一度、一週間連続で水平外乱刺激(予告な しでの床面移動)を与え、その際の姿勢保持動作が連続刺激の前後でどのように変化するかについて三次元動作解析システムを用いて定量化した。その結果、床 面前方移動(後方ステップ動作)では滞空時間が短くなり、床面後方移動(前方ステップ動作)では頭頂、肩峰、腸骨棘の変位量と体幹傾斜角度が小さくなっ た。後方ステップ動作ではステップ時間は短時間で行えるようになり、前方ステップ動作にでは上半身の動揺が小さくなったことを意味している。以上のことか ら、定期的な繰り返し刺激は外乱発生時の姿勢保持動作を円滑に実施するために効果的であることが明らかとなった。2021年度については、新型コ ロナウイルス感染症拡大の影響により、予定していた被験者を確保することができなかったため、研究実施計画で想定していた実験が実施でききていない。
そして2022年度については、対象者を若年者に限定し、姿勢制御のフィードフォワード（予測）に関する内容を検討課題に加えて実験を計画したが、十分な成果は得られていない。

Strategy for Future Research Activity

体力要素と姿勢制御方略との関連性、ならびに短期的な身体運動の実施が姿勢制御方略に及ぼす影響について、昨年度も、これらを明らかにする実験が、被験者のリクルートの関係で未実施である。引き続き、課題対象者全員について、新体力テストならびに重心動揺検査、脚伸展屈曲筋力(等尺性筋収縮，等速性筋収縮)の測定を実施し、それらの体力要素と姿勢保 持動作結果との相関関係を分析する予定である。次に、水平外乱刺激による姿勢保持動作が疲労状態によってどのように変化するかを定量的に分析する。通常の姿勢保持動 作測定の後に、毎分90mの速さで5分間ウォーキングを行わせる。ウォーキング直後に再度水平外乱刺激による姿勢保持動作測定を実施する。測定終了後、さらに 同速度にて10分間 ウォーキングを行わせ、再度姿勢保持動作測定を実施する。これらの結果から運動前後の姿勢制御方略について検討したいと考えている。その上で、今後は、外乱刺激による姿勢保持動作について、予測的な要素についても検討を加える予定である。

Causes of Carryover

外乱刺激に対する姿勢保持動作に関するフィードフォワードを検討するために予定している実験の消耗品費に充当させる予定である。動作分析の際の反射マーカー等を追加購入する予定である。