ハムストリングス肉離れの発生に関与する筋構造と走動作の特徴
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20H04067
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59020:Sports sciences-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
藤井 範久 筑波大学, 体育系, 教授 (10261786)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥13,260,000 (Direct Cost: ¥10,200,000、Indirect Cost: ¥3,060,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
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| Keywords | 疾走動作 / 大腿二頭筋 / 肉離れ / 筋モデル / シミュレーション / 遊脚期後半 / ハムストリング / 伸長速度 / 筋張力 / 筋収縮モデル / 走動作 / 筋線維動態 / 腱膜 / 羽状角 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，筋線維の動態に影響する下肢体幹の力発揮や動作の特徴，および筋の構造的特性を明らかにすることを目的とする．また，従来の筋腱動態の推定方法では，より伸長される部位や負荷が加わる部位に関する筋内部位差が分析できない．そのため，より詳細な筋腱動態を分析できる手法も開発する．そして，最終的な本研究の到達目標は，ハムストリングス肉離れの受傷リスクが高い選手の抽出する評価方法を提案することである．
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| Outline of Annual Research Achievements |
スポーツ傷害の一つであるハムストリングス肉離れは，高速度の走動作中に頻発し，筋線維の長さ，伸長速度，発揮張力などが傷害発生に影響していると報告されている．多くの先行研究において走動作が分析され，走動作中のハムストリングスの筋腱動態が明らかになってきている．しかし，筋線維の長さ，伸長速度，発揮張力に影響する下肢や体幹の運動，筋の構造的特性との関連は明らかになっていない．そこで，2020年度においては，ハムストリングスを構成する大腿二頭筋（長頭，短頭），半腱様筋，半膜様筋の筋張力や伸長速度を推定した．その結果，走動作においては，大腿二頭筋長頭の発揮張力の最大値は半腱様筋に比べて小さいが，最大値が生じるタイミングが異なること，さらに断面積では除した最大剪断応力は大腿二頭筋長頭の方が大きいことが明らかになった．この結果は，ハムストリングス肉離れは，半腱様筋に比べて大腿二頭筋長頭において発生頻度が高いことの要因を明らかにしたものである．さらに筋張力を推定する際に用いる従来のHill-type modelでは，単一の腱と筋線維で構成されており，筋内部の「部位差」を反映していなかった．そこで，2020年度後半では，肉離れの発生頻度が高い大腿二頭筋長頭を対象に，外部腱（直列弾性要素，従来モデルの腱），腱膜（新たに導入した直列弾性要素，内部腱），複数の筋線維を有する筋モデルを提案し，筋張力や伸長速度を推定した．その結果，近位の筋腱移行部に大きな応力が集中すること，外部腱や腱膜の弾性率が変化することで，応力が変わることを明らかにした．この結果から，同じ走動作であっても，個人の筋の特性（外部腱や内部腱の弾性率）が変わることでハムストリングス肉離れの発生危険度が変わることを明らかにすることができた．なお動作の計測実験は，筑波大学体育系倫理委員会の承認のもと実施したものである．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画では新たな筋収縮モデルを提案し，走動作中の筋腱動態をより詳細に分析することであった．そして【研究実績の概要】に記載したように，提案した複数の筋線維を有する筋収縮モデルを用いた分析を行い，その研究成果を学会で発表した．さらに学会での質疑内容を踏まえた上で学術誌「バイオメカニズム学会誌」に投稿し，採択されている（2021年8月掲載予定）．また上記の研究成果を公表する際に対象とした研究対象者に加えて，陸上競技短距離，硬式野球，サッカー，ラグビーなどの様々な競技種目の研究対象者約40名の走動作を計測済みであること，まだ現時点では分析中ではあるが筋放電データも取得しており，「おおむね順調に進展している」と評価している．
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は新たな筋収縮モデルを用いて，走動作中のハムストリングの筋腱動態，さらに大腿二頭筋長頭の近位筋腱移行部に肉離れが発生しやすいことを明らかにした．今後は，研究対象者の走動作の特徴と大腿二頭筋長頭の筋腱動態の関係を明らかにしていくことを予定している．その際には2020年度に取得した様々な競技種目の研究対象者の走動作を活用することで，研究が大きく推進すると考えている．また，計測した走動作をもとにして，キネマティクス的なシミュレーションを行い，骨盤や下肢関節のどのような動きが大腿二頭筋長頭の筋腱動態に大きく影響するのかを明らかにしていくことを予定している．キネマティクス的なシミュレーションを行う際も，多くの研究対象者のデータを取得済みであることで，研究が大きく推進すると考えている．
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
