加齢によるアキレス腱の力学的特性と筋収縮様式の変化が運動機能に及ぼす影響の解明

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K11426
• Research Institution: University of Human Arts and Sciences
• Principal Investigator: 宮澤 拓 人間総合科学大学, 保健医療学部, 助教 (40866795)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塙 大樹 人間総合科学大学, 保健医療学部, 助教 (00884032) ; 平田 恵介 東京家政大学, 健康科学部, 講師 (50862603)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 腱弾性 / 超音波エコー / 立位制御 / 加齢 / 筋-腱相互作用

Outline of Annual Research Achievements

初年度の研究では、超音波エコー画像の画像処理プログラムの作成と実験環境の構築を主に行った。
まず本研究予算にて計上した費用で購入した超音波エコーを使用し、下腿三頭筋の起始部から停止部までを描出し動画ファイルとして保存した。動画ファイルを数値解析ソフトウェアMATLABを使用し、起始部から停止部までの１枚のパノラマ画像となるような画像処理プログラムを作成した。具体的には時系列ごとに連続する画像データを相互相関から近似する移動量の位置を見つけ、重ね合わせることで一枚の画像を得た。さらに結合した画像は重なり合う領域を平均化することで平滑化した。結果、起始部から停止部までの全体像を筋の階層的な構造を明瞭に読み取れる質で結合することに成功した。
一方結合したパノラマ画像では、筋線維の不明瞭さがみられた。これは筋腱全長を描出する際にプローブを動かしながら動画保存するため1フレームごとの解像度が静止画に比べて落ちるためである。筋線維を自動で読み取るプログラムにて解析することで部位ごとの羽状角の算出ができるように今後目指す予定である。
アキレス腱の力学的特性を計測するためには、1．超音波エコーによる筋腱の描出、2．足関節を固定し筋トルクの測定が必要となる。足関節を固定し底屈トルクを測定できるトルク測定器をカスタムメードで作成し、底屈トルクを発揮している際の筋腱の動態を観察した。結果、腱の伸張量と底屈トルクからアキレス腱に加わる張力を算出することができた。しかし、底屈トルクはこれまでに報告された値よりも若干小さいものであった。足関節の固定性の改良などを行い、最大の筋力が発揮できるようにすることで正確な実験環境の構築を図る。
今後は健常成人者での予備研究を追加で実施し、正確な計測が可能になり次第、高齢者での計測を開始し、本研究の主たる目的である加齢変化の解明に繋げていく。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

画像処理プログラムの作成が概ね完了し、実験計測の環境も構築が進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

健常高齢者の実験計測を開始する。得られたデータを健常若年者のものと比較することで本研究の主目標である腱の加齢変化と姿勢制御の関係性について明らかにする。

Causes of Carryover

研究分担者の今年度使用分において、少額の物品購入費などに充てたため、計上額満額の使用ができなかったためである。
次年度の予算と合わせ、研究遂行のための購入費として使用する予定である。