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下肢バランス信号の解析による変形性膝関節症の早期診断方法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K01585
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 リハビリテーション科学・福祉工学
研究機関日本大学

研究代表者

長尾 光雄  日本大学, 工学部, 教授 (90139064)

研究分担者 見坐地 一人  日本大学, 生産工学部, 教授 (70552347)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード変形性膝関節症 / 下肢バランス / 早期診断 / リハビリテーション / 関節の駆動パワー / 筋骨格数理モデル / ロコモティブシンドローム / 高齢者 / 運動器症候群 / 重心動揺 / 加齢 / 下肢 / バランス / 臨床 / 医療・福祉 / 老化
研究成果の概要

目的は変形性膝関節症の早期診断支援システム構築を目指した、簡便な方法の提案である。関節摺動面の信号は試作センサから数値化、関節周りの力学は筋骨格数理モデルで計算、および模型摺動試験で信号の同定を行った。中高齢者に対して、アンケート調査、膝関節の信号、身体バランス信号、および下肢アライメントを計測した。
病期ステージの臨床診断に対応する下肢のバランスとアライメント、および関節信号にはある程度の相関が見込め、これの力学的な検証も可能とした。変形性膝関節症の進行期推測、および予防や治療する方策の指標が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

【学術的意義】目的はロコモティブシンドロームの判別方法に変形性膝関節症の進展から推測する提案である。関節の変形量は立位の下肢アライメントの歪みに表れ、膝関節周りの剛性も低下するため、重心動揺と足底圧にはこの現象が投影される。さらに、関節面の信号から抵抗や剛性を推測して、変形性膝関節症の進展度が分かる。
【社会的意義】ロコモティブシンドロームの簡便判別法のため、計測は立位と座位の姿勢で行うのでストレスがなく、いつでもどこでも実施できるため、地域に広く普及し、ロコモティブシンドロームの予知予防になる。高齢者の歩行寿命延伸は、要支援や要介護の予防や進行抑制に貢献する。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] 延世大学(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 延世大学/保健科学部(韓国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] NEWS FROM INDUSTRY:パネル組立型ERの可能性2020

    • 著者名/発表者名
      島田 二郎,石澤 秀忠,神田 雅彦,長尾 光雄,ガン-ブンタラ-ステンリー、箭内 武、堀瀬 友貴、村垣 善浩
    • 雑誌名

      Bio Clinica

      巻: 35

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Supporting Method for Thin Parts Having Curved Surfaces – Improvement of End Milling Accuracy by Using Low-Melting Point Alloy and Elastomer Support –2019

    • 著者名/発表者名
      Akinori SAITO,Shiny KATO,Mitsuo NAGAO
    • 雑誌名

      International Journal of Automation Technology

      巻: 13 号: 1 ページ: 92-100

    • DOI

      10.20965/ijat.2019.p0092

    • NAID

      130007542984

    • ISSN
      1881-7629, 1883-8022
    • 年月日
      2019-01-05
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 関節音から変形性膝関節症を予知・予防し歩行長寿社会を実現する2019

    • 著者名/発表者名
      長尾 光雄,酒谷 薫,平野 雄三
    • 雑誌名

      地域ケアリング

      巻: 21

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 歩行長寿は「ふくしま」から~変形性膝関節症(KOA)の早期診断から眺めたロコモ予防の提言~2019

    • 著者名/発表者名
      長尾 光雄
    • 雑誌名

      月間財界ふくしま

      巻: 48

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Free vibration of a Levy-type solution for plates based on two-variable refined plate theory by using SEM2019

    • 著者名/発表者名
      Shota Kiryu,Sofia W. Alisjahbana,Irene Alisjahbana,Mitsuo Nagao,Buntara S. Gan
    • 雑誌名

      Journal of Vibroengineering

      巻: 21 号: 3 ページ: 726-735

    • DOI

      10.21595/jve.2018.20431

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantifying Roll Feel of a Car by Using a Musculoskeletal Mathematical Model2019

    • 著者名/発表者名
      Masaki Izawa, Ryota Araki, Tatsuro Suzuki, Kaito Watanabe, Kazuhito Misaji
    • 雑誌名

      Journal of Computer Modeling in Engineering and Sciences

      巻: 118 号: 3 ページ: 493-507

    • DOI

      10.31614/cmes.2019.04470

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Knee Acoustic Emission Characteristics of the Healthy and the Patients with Osteoarthritis Using Piezoelectric Sensor2018

    • 著者名/発表者名
      Dagyeong Choi,Soonjae Ahn,Jeseong Ryu,Mitsuo Nagao,Youngho Kim
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 30 号: 8 ページ: 1629

    • DOI

      10.18494/SAM.2018.1877

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2018-08-15
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 膝関節可動域角度計の性能とバイオメカニクス2018

    • 著者名/発表者名
      長尾 光雄,菊地 達彦,キム ヨンホ,見坐地 一人
    • 雑誌名

      設計工学

      巻: 53

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 直立二足歩行に進化した故の悩みと智慧2018

    • 著者名/発表者名
      長尾 光雄
    • 雑誌名

      日本機械学会バイオエンジニアリング部門報

      巻: No.47

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 空気噴流による正弦波負荷下での柔軟物の動的粘弾性挙動2018

    • 著者名/発表者名
      長尾 光雄,山田 悠人,横田 理
    • 雑誌名

      日本材料強度学会誌

      巻: 52

    • NAID

      40021735820

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Using a Musculoskeletal Mathematical Model to Analyze Fatigue of the Muscles in the Lower Limbs during Different Motions2018

    • 著者名/発表者名
      Kaito Watanabe, Masaki Izawa, Ayumi Takahashi and Kazuhito Misaji
    • 雑誌名

      Journal of Computer Modeling in Engineering and Sciences

      巻: 114 ページ: 191-207

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 変形性膝関節症の早期予防を目指した診断支援システム用センサの開発2017

    • 著者名/発表者名
      長尾光雄、横田理
    • 雑誌名

      地域ケアリング

      巻: 19 ページ: 79-83

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 100年ライフデザイン,宇宙とのコラボで100才の歩行寿命を実現!2020

    • 著者名/発表者名
      長尾 光雄
    • 学会等名
      福島テックプランター交流会・チームプレゼン
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 骨関節音響センサにより計測した膝関節屈伸信号の定量化2019

    • 著者名/発表者名
      長尾 光雄,菊地 達彦,酒谷 薫,平野 雄三,見坐地 一人,キム ヨンホ
    • 学会等名
      2019年度春季大会研究発表講演会、日本設計工学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 関節音から運動器症候群を予知・予防し健康でアクティブな社会を実現する2019

    • 著者名/発表者名
      長尾 光雄
    • 学会等名
      第2回福島テックプラングランプリ最終選考会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 膝関節屈伸信号は膝関節診断に寄与するのか?2019

    • 著者名/発表者名
      長尾 光雄,菊地 達彦,酒谷 薫,平野 雄三,見坐地 一人
    • 学会等名
      LIFE2019,日本機械学会福祉工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 変形性膝関節症(膝OA)診断用音響センサーの開発2019

    • 著者名/発表者名
      長尾 光雄,平野 雄三,見坐地 一人
    • 学会等名
      メディカルクリエーションふくしま2019(第15回医療機器展示会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 変形性膝関節症の早期診断支援システムの開発2019

    • 著者名/発表者名
      長尾 光雄,平野 雄三,見坐地 一人
    • 学会等名
      メディカルクリエーションふくしま2019(第15回医療機器展示会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 筋骨格数理モデルを用いた自動車のロールフィール定量評価2019

    • 著者名/発表者名
      見坐地 一人
    • 学会等名
      日本騒音制御工学会-2019年秋季研究発表会 シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 無線式骨関節音響センサの試作開発2018

    • 著者名/発表者名
      菊地 達彦,長尾 光雄,見坐地 一人,横田 理,キム ヨンホ
    • 学会等名
      (公社)日本設計工学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] エアジェットによる柔軟物の動的粘弾性特性の研究2018

    • 著者名/発表者名
      山田 悠人,長尾 光雄,横田 理
    • 学会等名
      (公社)日本設計工学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 座位姿勢からの膝関節屈伸信号の計測2018

    • 著者名/発表者名
      長尾 光雄,菊地 達彦,見坐地 一人,酒谷 薫,平野 雄三,キム ヨンホ
    • 学会等名
      LIFE2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of early diagnosis support system for osteoarthritis2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko Kikuchi,Mitsuo Nagao
    • 学会等名
      Kim Lab. / Yonsei Univ. Biomedical Engineering Department Kim Lab. Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 膝関節屈伸の力学特性を大腿直筋の表面筋電図から推測2018

    • 著者名/発表者名
      長尾 光雄,菊地 達彦,見坐地 一人,酒谷 薫,キム ヨンホ
    • 学会等名
      (公社)日本設計工学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] SEM を用いたせん断変形を考慮した Levy-type プレートの振動解析2018

    • 著者名/発表者名
      桐生 翔太,長尾 光雄,ガン ブンタラ ステンリー
    • 学会等名
      (一社)日本建築学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Free Vibration of a Levy-Type Solution for Plates Based on Two-Variable Refined Plate Theory by Using SEM2018

    • 著者名/発表者名
      Shota Kiryu,Sofia W. Alisjahbana,Irene Alisjahbana,Mitsuo Nagao,Buntara S. Gan
    • 学会等名
      International Multi-Conference on Engineering and Technology Innovation 2018 (IMETI2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 膝関節における屈伸の動力学的特性;関節信号と表面EMGから推測2018

    • 著者名/発表者名
      菊地 達彦,長尾 光雄,見坐地 一人,酒谷 薫,平野 雄三,キム ヨンホ
    • 学会等名
      (公社)日本設計工学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 計装化押し込み試験によるAl合金の高温力学特性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      五十嵐 仁,長尾 光雄
    • 学会等名
      (公社)日本設計工学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 空気噴流を用いたヒステリシスループ法による動的粘弾性特性に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      山田 悠人,長尾 光雄,横田 理
    • 学会等名
      (公社)日本設計工学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 膝関節における屈伸の動力学的関節力;表面EMGと角速度から推測2018

    • 著者名/発表者名
      長尾 光雄,菊地 達彦,見坐地 一人,酒谷 薫,平野 雄三,キム ヨンホ
    • 学会等名
      (一社)日本機械学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 膝関節屈伸の力学的特性をIMU信号とBJAS信号から推測2018

    • 著者名/発表者名
      菊地 達彦,長尾 光雄,酒谷 薫,見坐地 一人,平野 雄三,キム ヨンホ
    • 学会等名
      第61回日本大学工学部学術研究報告会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 空気噴流を用いた柔軟物の動的粘弾性特性の研究2018

    • 著者名/発表者名
      山田 悠人,長尾 光雄,横田 理
    • 学会等名
      第61回日本大学工学部学術研究報告会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] レプリカ法による人肌の表面形状評価に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      大久保稜平、広瀬貴章、横田理、長尾光雄
    • 学会等名
      (一社) 日本機械学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 半透明平凸半球レンズを用いた生体部位探り棒の開発2018

    • 著者名/発表者名
      横田理、長尾光雄、山田悠人、菅原翔太
    • 学会等名
      (公社)日本設計工学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 膝関節音響センサを用いた膝関節屈伸信号を力学モデルから考察2018

    • 著者名/発表者名
      長尾光雄、菊池達彦、見坐地一人、酒谷薫、平野雄三、横田理、キムヨンホ
    • 学会等名
      (公社)日本設計工学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋骨格数理モデルを用いた自動車のロールフィール定量化に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      渡辺開人、伊澤正樹、髙橋亜祐美、見坐地一人
    • 学会等名
      (公社)自動車技術会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 繰返しエアジェット下に現れる柔軟物のくぼみ特性2017

    • 著者名/発表者名
      横田理、長尾光雄、高木智士
    • 学会等名
      (公社)日本材料学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 柔軟物表面に現れたくぼみ変形の記憶現象に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      横田理、長尾光雄
    • 学会等名
      日本大学-工学部/工学研究所
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 膝OA早期診断を目指したBJASの開発に関すると研究2017

    • 著者名/発表者名
      長尾光雄、横田理、キムヨンホ
    • 学会等名
      日本大学-工学部/工学研究所
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] BJASにより計測した膝関節屈伸信号の定量化2017

    • 著者名/発表者名
      長尾光雄、菊地達彦、キムヨンホ、見坐地一人
    • 学会等名
      第33回ライフサポート学会大会,第17回日本生活支援工学会大会,日本機械学会福祉工学シンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 膝関節可動域角度計の性能とバイオメカニクス2017

    • 著者名/発表者名
      長尾光雄、菊地達彦、キムヨンホ、見坐地一人
    • 学会等名
      (公社)日本設計工学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] BJASを用いた膝OA膝診断の力学的考察2017

    • 著者名/発表者名
      菊地達彦、長尾光雄、横田理、見坐地一人、キムヨンホ
    • 学会等名
      (公社)精密工学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 空気噴流によるスキンケア製品の粘弾性特性の測定2017

    • 著者名/発表者名
      山田悠人、長尾光雄、横田理
    • 学会等名
      (公社)精密工学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 瞬間弾性変形および遅延弾性変形の簡易的な測定方法の提案2017

    • 著者名/発表者名
      山田悠人、長尾光雄、横田理
    • 学会等名
      (一社) 日本非破壊検査協会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] エアジェットによるステップ負荷を受ける柔軟物のくぼみ挙動2017

    • 著者名/発表者名
      横田理、長尾光雄、山田悠人
    • 学会等名
      (公社)精密工学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 膝関節自動・荷重屈伸のバイオメカニクス的検討2017

    • 著者名/発表者名
      菊地達彦、長尾光雄、横田理、見坐地一人、キムヨンホ
    • 学会等名
      日本大学-工学部/工学研究所
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ステップ負荷によるスキンケア製品の粘弾性特性の測定2017

    • 著者名/発表者名
      山田悠人、長尾光雄、横田理
    • 学会等名
      日本大学-工学部/工学研究所
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] 生体情報センシングとヘルスケアの最新応用2017

    • 著者名/発表者名
      長尾光雄、横田理(第3章3節、分担)、執筆者総数88名
    • 総ページ数
      550
    • 出版者
      (株)技術情報協会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 日本大学工学部機械工学科計測・診断システム(長尾)研究室

    • URL

      http://www.mech.ce.nihon-u.ac.jp/~nagao/profile.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [備考] (1)日本大学工学部機械工学科計測・診断システム(長尾)研究室

    • URL

      http://www.mech.ce.nihon-u.ac.jp/~nagao/profile.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-02-22  

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