超音波を用いた人間の筋特性の評価システムの構築

• 研究課題/領域番号: 11358001
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 展開研究
• 研究分野: 体育学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 福永 哲夫 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (40065222)
• 研究分担者: 川上 泰雄 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (60234027) ; 深代 千之 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (50181235) ; 金久 博昭 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (50161188) ; 織田 龍夫 アロカ株式会社, 超音波開発部, 主任(研究職)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2001
• 研究課題ステータス: 完了 (2001年度)
• 配分額: 27,800千円 (直接経費: 25,700千円、間接経費: 2,100千円); 2001年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2000年度: 7,000千円 (直接経費: 7,000千円); 1999年度: 11,700千円 (直接経費: 11,700千円)
• キーワード: 超音波 / 筋線維 / 腱組織 / 弾性特性 / 力発揮 / 筋形状 / 三次元構築 / 羽状角 / 筋束長 / 筋-腱複合体 / 筋収縮 / 関節トルク

研究概要

本研究の目的は,ヒト生体における筋特性(筋線維組成,筋形状,神経系の興奮水準)を非侵襲的に評価する為のシステムを構築する事である.本研究により開発した超音波断層法を用いる事により,ヒト生体での運動中の筋線維及び腱組織の動態がリアルタイムで計測できるようになった.さらに,この方法と,電気刺激法とを組み合わせることにより協働筋群間の収縮特性が明らかになった.これらの方法を用いて垂直とび動作,自転車駆動動作及び歩行動作中の腓腹筋内側頭の筋線維と腱組織の動態を明らかにした結果,関節が動く場合,SSC動作(短縮-伸長サイクル動作)中にも,筋線維の短縮は殆ど見られず,ほぼ一定の筋線維長で張力を発生していることが明らかになった.この事は,これらの身体運動中に筋線維は等尺性収縮を行っていることを示しており,この事は,張力発生に有利な条件で力を発生することが出来ることを意味している.一方,この間に腱組織が伸長-短縮することがみられ,腱組織の伸長中に弾性エネルギーが蓄えられ,その後急激に放出されることにより高いパワー発揮が生じることが明らかになった.結論として,本研究により開発された評価システムを用いる事により,筋線維は張力発揮に有利な状態で活動することが出来,それは弾性体である腱組織によるものであることが明らかになった.

研究成果

• [文献書誌] T.Fukunaga. et al.: "In vivo behaviour of human muscle tendon during waling"Proc. R. Soc. Lond. B.268. 229-233 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Kubo. et al.: "Effect of repeated muscle contraction on the tendon structures in humans"Eur. J. Appl. Physiol.. 84. 162-166 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Kubo, et al.: "Effect of isometric training on the elasticity of human tendon structure in vivo"J. Appl. Physiol.. 91. 26-32 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Akima et al.: "Inactivity and muscle : effect of resistance training during bed rest on muscle size in the lower limb"Acta. Physiol. Scand.. 172. 269-278 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.Kurokawa, et al.: "Behavior of fascicle and tendinous structures of human gastrocnemius during vertical jumping"J. Appl. Physiol.. 90. 1349-1358 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Kubo, et al.: "Effects of different duration isometric contractions on tendon elasticity in human quadriceps muscles"J. Physiol.. 536・2. (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Fukunaga et al.: "In vivo behavior of human muscle-tendon during walking"Proc R Soc Lond. B268. 229-233 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K. Kubo et al.: "Effect of repeated muscle contraction on the tendon structures in humans"Eur J Appl Physiol. 84. 162-166 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K. Kubo et al.: "Effect of isometric training on the elasticity of human tendon structure in vivo"J Appl Physiol. 91. 26-32 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H. Akima et al.: "Inactivity and muscle : effect of resistance training during bed rest on muscle size in the lower limb."Acta Physiol. Scand.. 172. 269-278 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S. Kurokawa et al.: "Behavior of fascicle and tendinous structures of human gastrocnemius during vertical jumping"J Appl Physiol. 90. 1349-1358 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K. Kubo et al.: "Effects of different duration isometric contractions on tendon elasticity in human quadriceps muscles"J Physiol.. 536-2 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Fukunaga, et al.: "In vivo behaviour of human muscle tendon during walking"Proc. R. Soc. Lond. B.268. 229-233 (2001)
• [文献書誌] K.Kubo et al.: "Effect of repeated muscle contraction on the tendon structures in humans"Eur. J. Appl. Physiol.. 84. 162-166 (2001)
• [文献書誌] K.Kubo et al.: "Effect of isometric training on the elasticity of human tendon structure in vivo"J. Appl. Physiol.. 91. 26-32 (2001)
• [文献書誌] K.Akima et al.: "Inactivity and muscle : effect of resistance training during bed rest on muscle size in the lowerlimb"Acta. Physiol. Scand.. 172. 269-278 (2001)
• [文献書誌] S.Kurokawa et al.: "Behavior of fascicle and tendinous structures of human gastrocnemius during vertical jumping"J. Appl. Physiol.. 90. 1349-1358 (2001)
• [文献書誌] K.Kubo et al.: "Effects of different duration isometric contractions on tendon elasticity in human quadriceps muscles"J. Physiol(Lond). 536.2. (2001)
• [文献書誌] Fukunaga,T.: "In vivo behaviour of human muscle tendon during walking"Proc R Soc lond. B268. 1-5 (2000)
• [文献書誌] Kabo.K: "Elastic properties of muscle-tendon complex in long-distance runners"Eur J Appl Physiol. 81. 181-187 (2000)
• [文献書誌] Ichinose,Y.: "In vivo estimation cont velocity human muscle"J Appl Physiol. 88. 851-856 (2000)
• [文献書誌] Kubo,K.: "Elasticity of tendon structure of lower limb in sprinters"Acta Physiol Scand. 168. 327-335 (2000)
• [文献書誌] Hattori, K., M. Kondo, T. Abe, S. Tanaka, T. Fukunaga: "Hierarchical differences in body composition of professional Sumo wrestlers"Annals Human Biol.. 26(2). 179-184 (1999)
• [文献書誌] Kouzaki, M., Shinohara, M., Fukunaga, T.: "Non-uniform activity of quadriceps muscle during fatique by repeated maximal voluntary contraction in humans"Eur. J. Appl. Physiol.. 80. 9-15 (1999)
• [文献書誌] Shinohara, M., Kouzaki, M., Yoshihisa, T., Kuno, S. Fukunaga.: "Non-uniformity of muscle oxygenation in the quadriceps muscle during incremental knee extension"Adv. Exerc. Sports. Physiol.. 5. 79-87 (1999)
• [文献書誌] Yamanaka. K., S. Yamamoto, K. Nakazawa. H. Yano. Y. Suzuki. T. Fukunaga: "The effects of long-term bedrest on H-refley and motor evoked potential in the human soleus muscle during starding"Neuroscienc Letters. 266. 101-104 (1999)
• [文献書誌] Kanehisa, H., T. Fukunaga: "Profiles of musculoskeletal development in limbs of college olympic weightlifters and wrestlers"Eur. J. Appl. Physiol.. 79. 414-420 (1999)
• [文献書誌] Tabata. I., Y. Suzuki, T. Fukunaga. T. Yokozeki, H. Akima, K. Funato: "Resistance training affects GLUT-4 content in skeletal muscle of humans after 19 days of head-down bed rest"J. Appl. Physiol.. 86(3). 909-914 (1999)