2022 Fiscal Year Research-status Report

Motion analysis of upper limb loading of wheelchair users and prevention of disability using moment of inertia

Research Project

Project/Area Number	22K07739
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	岡本嘉一筑波大学, 医学医療系, 講師 (90420083)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	六崎裕高茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (50550927) 佐渡夏紀筑波大学, 体育系, 助教 (60844983)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	プッシュアップ / モーションキャプチャー / 肘関節 / フォースプレート / MRI
Outline of Annual Research Achievements	本研究課題を実施するにあたり、まず車椅子ユーザーが褥瘡を予防するために行う「プッシュアップ」という動作を、健常ボランティアで再現し、両側肘関節にかかる負荷を定量する方法を考える必要があった。そこで「フォースプレート」と「モーションキャプチャー」いう研究機材を組み合わせて使う事により、肘関節への負荷が計測する方法を考えた。しかしこのうち「フォースプレート」は高額すぎて購入不可能で、筑波大学体育系にあるものを借りて行わざるを得なかった。モーションキャプチャーは研究分担者所有のものを使用した。これにてプッシュアップ時の映像を撮影し、両肘の動作解析を行った。これらにより両肘関節にかかるプッシュアップ時の負荷をベクトルで表現することに成功した。更に同部位をマーキングして、MRI で同じ部位を中心に撮影する、という事を着想したが、体育系と筑波大学附属病院のMRI 室はかなりの距離がある。そのため車で被験者をピストン輸送する形で予備実験を開始した。体育系にてプッシュアップ時における肘への両肘関節の負荷をフォースプレートにて測定した。モーションキャプチャーのマーカキングを利用し、MRI室まで車で移動、マーキング部分を中心にMRIを撮影した。これを20歳代の男性ボランティア5名で実施した。ところがこの方法では再現性がかなり低い結果だった。またその原因としては恐らくフォースプレートのセンサーの数であると推定された。現有のフォースプレートでこの研究を行う事は精度に問題があることがわかった。そのため現在安価で購入可能な多数のセンサーを有する機材を探しており国内メーカーでレンタル可能なものを探しレンタル待ちである。また現在MRI データ具体的には肘関節軟骨の凹凸や関節腔を計測、評価するために、オシリックスというソフトを購入した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 遅延の最大の理由は大学が所有するフォースプレートでこの研究を行うには本研究のような非常に微妙な関節の負荷を計測するにはセンサーの数が少なかった事にある。またフォースプレートは非常に高価で最終的にはレンタルする方法を考えたが、レンタルだと短期間しか使用できず、そのため健常ボランティア全員と車椅子ユーザー対象者全員が集合できかつ機械レンタルできる期間を調整している状態で、研究が止まっている。更に現時点でオシリックスを使用しても軟骨の評価が正確に行われているのか精度の保証がまだできていない。しかしこちらに関してはいまのところ健常ボランティアのMRIや変形性肘関節症の過去画像などを使って精度検証を行っており、まずまず想定通りの結果を得ている。
Strategy for Future Research Activity	記載のごとく健常ボランティア全員と車椅子ユーザー対象者全員が集合できかつ機械レンタルできる期間を調整することがまず第一段階であり、幸い8月にその機会を設ける事ができる見通しが立っている。方法論とMRIの解析精度はある程度確立されているため、あとは実際にレンタルした機器の精度がある程度たかければ、本研究の実験自体は終了する。来年度中に実験終了まで到達したいと考えている。
Causes of Carryover	機器レンタルする時期が2023年度にずれこんだためである。精度の高いセンサーを有するフォースプレートをレンタルしレンタル期間にすべて実験を終わらせる予定でありそれは2023年度中に実施する。またこの際ボランティアの費用を一度に使用する予定である。