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リハビリテーションにおける生体力学的アプローチ法の整備に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 11650275
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関久留米工業大学

研究代表者

田川 善彦  久留米工業大学, 工学部, 教授 (70122835)

研究分担者 松尾 重明  久留米工業大学, 工学部, 助手 (70258599)
山本 耕之  久留米工業大学, 工学部, 助教授 (40158275)
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 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2001年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2000年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
1999年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワード異常歩行 / 補償動作 / モデル解析 / 電気刺激 / MRI / 大域ひずみ / 歩行機能再建 / 応力遮蔽 / 筋力増強 / 脳卒中 / 装具歩行 / 弛緩性麻痺 / Walk-about / 歩行シミュレーション / 筋力維持・増強 / QOL / 運動療法 / 関節間力
研究概要

本研究の主な成果は以下のように要約できる。
1.異常歩行モデルを発展させ,脊髄損傷者等の両下肢関節弛緩性麻痺を想定可能なモデル化を試みた。これを用いて擬似Walk-aboutによる装具歩行(杖有り,杖無し)のシミュレーションを行い,上体の補償運動と腰椎での関節負荷について知見を得た。
2.骨盤骨切り術後と筋ジストロの患者の歩行特性を比較した。両跛行において,特に骨盤部の運動の違いが観察され,その原因は股関節外転筋機能の喪失と低下の違いと推察された。
3.運動療法時に股関節に作用する力を推定する方法を確立した。これは実験とモデルを併用した簡便な方法であるが,海外で行われている同種の運動に対する人工関節埋め込み型荷重センサによる関節間力計測値とほぼ同じ結果であり,十分有用であることが分かった。
4.表面型電極による電気刺激される筋の領域や深達度の評価は重要であるが,この評価にmagnetic resonance imaging(MRI)が有効であることを示した。また新しい原理に基づく筋力増強装置を考案した(特許権取得)。
5.考案した電気刺激による筋力増強法の原理に基づき,上腕,下肢への長期実験を昨年行い、その方法の優位性を示した。
6.靭帯の大域ひずみについて三次元計測法を確立した。
7.脳卒中片麻痺患者の歩行機能再建を目指した。相反性歩行装具(RGO)は,ぶん回し歩行の軽減や上体の揺動の減少を可能とすることを確認した。また患者歩行における作用点の鉛直軸回りのモーメントが健常人とは逆の特性となっており,1周期全体でその動作を考慮する必要があると推察された。
8.表面置換型人工股関節埋入患者の骨吸収現象のメカニズムについて,有限要素法を三次元股関節モデルに適用し応力解析を行い臨床データと対比したところ,応力遮蔽との因果関係が示唆された。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (98件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (98件)

  • [文献書誌] 廣川俊二: "Measurement of Strain Distribution in the Ligament using Photoelasticity -A Study Done on a Model Knee Joint-"Memoris of the Graduate School of Engineering, Kyushu Univ.. 59(2). 173-185 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 川田高士: "Analysis of Strain Distribution in the Medial Collateral Ligament using a Photolastc Coating Method"Journal of Medical Engineering and Physics. 21(5). 279-291 (1999)

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  • [文献書誌] 山本耕之: "Experimental Measurement of Strain Concentration on the Ligament Insertion"ISB International Society of Biomechanics XVIIth Congress Book of abstracts. 333 (1999)

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  • [文献書誌] 廣川俊二: "Theoretical Analysis of Strain Concentration on the Ligament Insertion"ISB International Society of Biomechanics XVIIth Congress, Book of abstracts. 334 (1999)

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  • [文献書誌] 山本耕之: "Strain Distribution on Ligament Insertion -Experimental Study-"The 4th ASIA-PACIFIC CONFERENCE ON MEDICAL & BIOLOGICAL ENGINEERING, Proc.. 139 (1999)

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  • [文献書誌] 山本耕之: "MRI Quantification of Muscle Activity Following Volitional Exercise and Neuromuscular Electrical Stimulation"The 4th ASIA-PACIFIC CONFERENCE ON MEDICAL & BIOLOGICAL ENGINEERING, Proc.. 415 (1999)

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  • [文献書誌] 中島義博: "運動療法中に股関節に加わる負荷について"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 20. 97-100 (1999)

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  • [文献書誌] 山本耕之: "前十字靭帯の全表面のひずみ分布:膝屈曲に伴う部位による違い"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 20. 163-169 (1999)

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  • [文献書誌] 田川善彦: "計算機シミュレーションによる異常歩行解析の試み"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 20. 351-357 (1999)

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  • [文献書誌] 栗原泰治: "JavaとVRMLによる歩行解析支援システムの開発"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 20. 359-362 (1999)

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  • [文献書誌] 志波直人: "Biornechanical Effect of the Foot Orthosis for Rheumatoid Arthritic Patients"Abstract of 76th Annual Meeting of American Congress of Rehabilitation Medicine. B711 (1999)

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  • [文献書誌] 田川善彦: "Simulation of Compensatory Actions and Their Reduction Methods in Abnormal Gait"Abstract of 76th Annual Meeting of American Congress of Rehabilitation Medicine. B714 (1999)

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  • [文献書誌] 山本耕之: "Study of Ligament Configuration Effect on Strain Distribution"Proc.of the European Medial & Biological Engineering Conference, EMBEC '99. 37. 276-277 (1999)

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  • [文献書誌] 廣川俊二: "膝内側側副靭帯損傷の力学的検討"バイオメカニズム. 15. 51-62 (2000)

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  • [文献書誌] 中島義博: "運動療法中に股関節に加わる負荷について"バイオメカニズム. 15. 235-242 (2000)

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  • [文献書誌] 前田貴司: "拮抗筋の電気刺激による筋力増強-電気刺激による筋出力測定,主動作筋の抵抗として-"九州・山口スポーツ医・科学研究会誌. 12. 63-67 (2000)

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  • [文献書誌] 渡部裕一: "Biomechanical Study of the Resurfacing Hip Arthroplasty"The Journal of Arthroplasty. 15(4). 505-511 (2000)

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  • [文献書誌] Chang-you, Li: "Biomechanical Evaluation of Foot Pressure and Loading Force during Gait in Rheumatoid Arthritic Patients with and without Foot Orthosis"Kurume Medical Journal. 47. 211-217 (2000)

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  • [文献書誌] 荻野美佐: "MRIを用いた機能的電気刺激(FES)による筋活動の評価"日整会誌. 74(8). S1448 (2000)

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  • [文献書誌] 柳東次郎: "拮抗筋の電気刺激による遠心性収縮を伴う疑似閉鎖性運動連鎖訓練法について"日整会誌. 74(8). S1561 (2000)

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  • [文献書誌] 田川善彦: "計算機シミュレーションによる異常歩行解析"日整会誌. 74(8). S1566 (2000)

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  • [文献書誌] 山本耕之: "Some Ideas of Ligament Configuration's Effect on Strain Concentration at Insertion"The XVI World Congress of the International Measurement, Proc.. VII. 159-164 (2000)

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  • [文献書誌] 山本耕之: "ヒト前十字靭帯の3次元画像の再構築"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 21. 151-156 (2000)

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  • [文献書誌] 廣川俊二: "MCL損傷のメカニズム"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 21. 171-178 (2000)

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  • [文献書誌] 前田貴司: "表面電極による電気刺激時の筋出力測定 -拮抗筋の電気刺激による遠心性収縮を伴う筋力増強法-"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 21. 467-470 (2000)

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  • [文献書誌] 田川善彦: "Analysis of Human Abnormal Walking Using a Multi-Body Model : Joint Models for Abnormal Walking and Walking Aids to Reduce Compensatory Action"Journal of Biomechanics. 33(11). 1405-1414 (2000)

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  • [文献書誌] 小野由紀子: "Muscle Activities and Forces in Surface Electrode Use"Proc.of 10th International Conference on Biomedical Engineering. 559 (2000)

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  • [文献書誌] 中島義博: "Estimation of Load on the Hip Joint during Exercise"Proc.of 10th International Conference on Biomedical Engineering. 564 (2000)

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  • [文献書誌] 田川善彦: "Analysis of Human Abnormal Walking Using Zero-moment Joint : Required Compensatory Actions"Journal of Biomechanics. 34(6). 783-790 (2001)

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  • [文献書誌] 松尾重明: "Strengthening Method of Skeletal Muscles by Electric Stimulations"The 1st World Congress of the International Society of Physical and Rehabilitation Medicine, Abstract book. 10 (2001)

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  • [文献書誌] 廣川俊二: "光弾性皮膜法によるヒト前十字靭帯ひずみ分布のパノラマ計測と解析"日本機械学会論文集(C). 34(9). 1135-1143 (2001)

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  • [文献書誌] 廣川俊二: "Circumferential Measurement and Analysis of Strain Distribution in the Human ACL using a Photoelastic Coating Method"Journal of Biomechanics. 44(4). 1089-1096 (2001)

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  • [文献書誌] 田川善彦: "Effects of Knee and Ankle Movements on Foot Impact Forces in Human Walking"JSME International Journal (C). 44(4). 1089-1096 (2001)

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  • [文献書誌] 前田貴司: "MRIを用いた肩関節内・外旋筋の筋収縮状態の観察"理学療法学. 28(7). 302-306 (2001)

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  • [文献書誌] 荻野美佐: "MRI Quantification of Muscle Activity Following Volitional Exercise and Neuromuscular Electrical Stimulation"American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. (In press).

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  • [文献書誌] 村岡康博: "一流柔道選手の咬合状態と重心動揺の関係"日本咀囑学会雑誌. (印刷中).

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  • [文献書誌] S.Hirokawa: "Measurement of Strain Distribution in the Ligament using Photoelasticity -A Study Done on a Model Knee Joint"MEMOIRS. OF THE GRADUATE SCHOOL OF ENGINEERING KYUSHU UNVERSITY. 59(2). 173-185 (1999)

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  • [文献書誌] T.Kawada: "Arialysis of Strain Distribution in the Medial Collateral Ligament using a Photoelastc Coating Method"J. of Medical Engineering and Physics. 21(5). 279-291 (1999)

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  • [文献書誌] K.Yamamoto: "Experimental Measurement of Strain Concentration on the Ligament Insertion"ISB International Society of Biomechanics XVIIth Congress (Calgary, Canada). Book of abstracts. 333. (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hirokawa: "Theoretical Analysis of Strain Concentration on the Ligament Insertion"ISB International Society of Biomechanics XVIIth Congress (Calgary, Canada), Book of abstracts. 334. (1999)

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  • [文献書誌] K.Yamamoto: "Strain Distribution on Ligament Insertion -Experimental Study"The 4th ASIA-PACIFIC CONFERENCE ON MEDICAL & BIOLOGICAL ENGINEERING, APCMBE'99 (Seoul, Korea), proc.. 139. (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Yamamoto: "strain Distribution on Ligament Insertion -Theoretical Analysis"the 4th ASIA-PACIFIC CONFERENCE ON MEDICAL & BIOLOGICAL ENGINEERING, APCMBE'99 (Seoul, Korea), proc.. 415. (1999)

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  • [文献書誌] Y.Nakashima: "Load on the Hip Joint during Exercise"J. of Japanese Society for Clinical Biomechanics. 20. 97-100 (1999)

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  • [文献書誌] K.Yamamoto: "Surface Strain Distribution around ACL -variatiQns with., location, during knee flextion"J. of Japanese Society for Clinical Biomechanics. 20. 163-169 (1999)

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  • [文献書誌] Y.Tagawa: "An Approach to Analysis of Human Abnormal Walking by Computer Simulation"J. of Japanese Society for Clinical Biomechanics. 20. 351-357 (1999)

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  • [文献書誌] Y.Kurihara: "A Walking Action Analysis Support System using Java and VRML"J. of Japanese Society for Clinical Biomechanics. 20. 359-362 (1999)

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  • [文献書誌] N.Shiba: "Biomechanical Effect of the Foot Orthosis for Rheumatoid Arthritic Patients"Abstract of 76th Annual Meeting of American Congress of Rehabilitation Medicine (Orlando, USA). B711. (1999)

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  • [文献書誌] Y.Tagawa: "Simulation of Compensatory Actions and Their Reduction Methods in Abnormal Gait"Abstract of 76th Annual Meeting of American Congress of Rehabilitation Medicine (Orlando, USA). B714.

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  • [文献書誌] K.Yamamoto: "Study of Ligament Configuration Effect on Strain Distribution"Proc. of the European Medial & Biological Engineering Conference EMBEC '99 (Vienna, Austria). 37, Supplement 2. 276-277

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  • [文献書誌] S.Hirokawa: "Biomechanical Study of MCL Injuries"Biomechanism. 15. 51-62 (2000)

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  • [文献書誌] Y.Nakashima: "Load on the Hip Joint during Exercise"Biomechanism. 15. 51-62 (2000)

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  • [文献書誌] T.Maeda: "Muscle Exercise Method by Electrical Stimulating Antagonist Muscle -Muscle Force Measurement by Surface Electrical Stimulation as a Resistance of Agonist Muscle"J. of Kyushu and Yamaguchi Society of Sports Medicine and Science. 12. 63-67 (2000)

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  • [文献書誌] Y.Watanabe: "Biomechanical Study of the Resurfacing Hip Arthroplasty"the Journal of Arthroplasty. 15(4). 505-511 (2000)

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  • [文献書誌] Chang You, Li: "Biomechanical Evaluation of Foot Pressure and Loading Force during Gait in Rheumatoid Arthritic Patients with and without Foot Orthosis"Kurume Medical Journal. 47. 211-217 (2000)

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  • [文献書誌] M.Ogino: "Evaluation of Muscle Activitis by Surface Electrode FES using MRI"J. of the Japanese Orthopaedic Association. 74(8). S1448 (2000)

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  • [文献書誌] T.Yanagi: "Simulated Closed Kinetic Chain with Electrical Stimulated Eccentric Contraction of Antagonist"J. of the Japanese Orthopaedic Association. 74(8). S1561 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Tagawa: "Analysis of Human Abnormal Walking by Computer Simulation"J. of the Japanese Orthopaedic Association. 74(8). S1566 (2000)

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  • [文献書誌] K.Yamamoto: "Some Ideas of Ligament Configuration's Effect on Strain Concentration at Insertion"The XVI World Congress of the International Measurement (Vienna, Austria), Proc.. VII. 159-164 (2000)

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  • [文献書誌] K.Yamamoto: "Three-dimensional Image Reconstruction of the Human ACL"J. of Japanese Society for Clinical Biomechanics. 21. 151-15 (2000)

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  • [文献書誌] S.Hirokawa: "Mechanism of the MCL Injuries"J. of Japanese Society for Clinical Biomechanics. 21. 171-178 (2000)

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  • [文献書誌] T.Maeda: "Muscle Force Measurement by Electrical Stimulation in the Newly Developed Muscle Strengthening Method"J. of Japanese Society for Clinical Biomechanics. 21. 467-470 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Tagawa: "Analysis of Human Abnormal Walking Using a Multi-Body Model : Joint Models for Abnormal Walking and Walking Aids to Reduce Compensatory Actions"Journal of Biomechamcs. 33(11). 1405-1414 (2000)

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  • [文献書誌] Y.Ono: "Muscle Activities and Forces in Surface Electrode Use"Proc. of 10th International Conference on Biomedical Engineering (Singapore). 559. (2000)

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  • [文献書誌] Y.Nakashima: "Estimation of Load on the Hip Joint during Exercise"Proc. of 10th International Conference on Biomedical Engineering (Singapore). 564. (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Tagawa: "Analysis of Human Abnormal Walking Using Zero-moment Joint : Required Compensatory Actions"J. of Biomechanics. 34(6). 783-790 (2001)

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  • [文献書誌] S.Matsuo: "Strengthening Method of Skeletal Muscles by Electric Stimulations"The 1st World Congress of the International Society of Physical and Rehabilitation Medicine (The Netherlands), Abstract book. 10. (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hirokawa: "Panoramic Measurement and Analysis of Strain Distribution in the Human ALL Using a Photoelastic Coating Method,"Trans of the Japan Society of Mechanical Engineering. 67(658). 216-222 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hirokawa: "Circumferential Measurement and Analysis of Strain Distribution in the Human ACL using a Photoelastic Coating Method"J. of Biomechanics. 34(9). 1135-1143 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Tagawa: "Effects of Knee and Ankle Movements on Foot Impact Forces in Human Walking"JSME International Journal, Series C. 44(4). 1089-1096 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Maeda: "Evaluation of Muscle Activity during Shoulder Internal and External Rotation using MRI"Rigaku Ry. h. gaku. 28(7). 302-306 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ogino M.: "MRI Quantification of Muscle Activity Following Volitional Exercise and Neuromuscular Electrical Stimulation"Am. J. of Physical Medicine & Rehabilitation. (in press). (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Muraoka: "Relation of Postural Sway to Occlusal State in Japanese Judo Top Players"J. of Japan Society for Mastication Science and Health Promotion. (in press). (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 田川善彦: "Analysis of Human Abnormal Walking Using Zero-moment Joint : Required Compensatory Actions"Journal of Biomechanics. 34(6). 783-790 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 廣川俊二: "光弾性皮膜法によるヒト前十字靭帯ひずみ分布のパノラマ計測と解析"日本機械学会論文集(C). 34(9). 1135-1143 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 廣川俊二: "Circumferential Measurement and Analysis of Strain Distribution in the Human ACL using a Photoelastic Coating Method"Journal of Biomechanics. 44(4). 1089-1096 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 田川善彦: "Effects of Knee and Ankle Movements of Foot Impact Forces in Human Walking"JSME International Journal (C). 44(4). 1089-1096 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 前田貴司: "MRIを用いた肩関節内・外旋筋の筋収縮状態の観察"理学療法学. 28(7). 302-306 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 荻野美佐: "MRI Quantification of Muscle Activity Following Volitional Exercise and Neuromuscular Electrical Stimulation"American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. (In press). (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 村岡康博: "一流柔道選手の咬合状態と重心動揺の関係"日本咀嚼学会雑誌. 11(1)(印刷中). (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 中島義博: "運動療法中に股関節に加わる負荷について"バイオメカニズム15. 235-242 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 前田貴司: "拮抗筋の電気刺激による筋力増強-電気刺激による筋出力測定,主動作筋の抵抗として-"九州・山口スポーツ医・科学研究会誌. 12. 63-67 (2000)

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  • [文献書誌] 渡部裕一: "Biomechanical Study of the Resurfacing Hip Arthroplasty"The Journal of Arthroplasty. 15(4). 505-511 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Chang-you,Li: "Biomechanical Evaluation of Foot Pressure and Loading Force during Gait in Rheumatoid Arthritic Patients with and without Foot Orthosis"Kurume Medical Journal. 47. 211-217 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 荻野美佐: "MRIを用いた機能的電気刺激(FES)による筋活動の評価"日本整形外科学会誌. 74(8). S1448 (2000)

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  • [文献書誌] 柳東次郎: "拮抗筋の電気刺激による遠心性収縮を伴う疑似閉鎖性運動連鎖訓練法について"日本整形外科学会誌. 74(8). S1561 (2000)

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  • [文献書誌] 田川善彦: "計算機シミュレーションによる異常歩行解析"日本整形外科学会誌. 74(8). S1566 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 前田貴司: "表面電極による電気刺激時の筋出力測定-拮抗筋の電気刺激による遠心性収縮を伴う筋力増強法-"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 21. 467-470 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 田川善彦: "Analysis of Human Abnormal Walking Using a Multi-Body Model : Joint Models for Abnormal Walking and Walking Aids to Reduce Compensatory Action"Journal of Biomechanics. 33(11). 1405-1414 (2000)

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  • [文献書誌] 小野由紀子: "Muscle Activities and Forces in Surface Electrode Use"Proc.of 10th International Conference on Biomedical Engineering. 559 (2000)

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  • [文献書誌] 中島義博: "Estimation of Load on the Hip Joint during Exercise"Proc.of 10th International Conference on Biomedical Engineering. 564 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 田川善彦: "Analysis of Human Abnormal Walking using Zero-moment Joint : Required compensatory actions"Journal of Biomechancis. (印刷中). (2001)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 中島義博: "運動療法中に股関節に加わる負荷について"日本臨床バイオメカニクス. 20. 97-100 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 田川善彦: "計算機シミュレーションによる異常歩行の試み"日本臨床バイオメカニクス. 20. 351-357 (1999)

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  • [文献書誌] 栗原泰治: "JavaとVRMLによる歩行解析支援システムの開発"日本臨床バイオメカニクス. 20. 359-362 (1999)

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  • [文献書誌] 志波直人: "Biomechanical Effect of the Foot Orthosis for Rehabilitation Arthritic Patients"Abstract of 76th Annual Meeting of America Congress of Rehabilitation Medicine. B711 (1999)

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  • [文献書誌] 田川善彦: "Simulation of Compensatory Actions and Their Reduction Methods in Abnormal Gait"Abstract of 76th Annual Meeting of America Congress of Rehabilitation Medicine. B714 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 中島義博: "運動療法中に股関節に加わる負荷について"バイオメカニズム 15. (掲載予定). (2000)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 渡部裕一: "Biomechanical Study of the Resurfacing Hip Arthroplasty -Finite Element Analysis of the Femoral Component-"The Journal of Arthroplasty. (掲載予定). (2000)

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      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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