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ネオロコモ:俯瞰的システムから挑む運動器不全メカニズムの全貌解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K20657
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 超高齢社会研究
研究機関名古屋大学

研究代表者

松井 佑介  名古屋大学, 医学系研究科(保健), 准教授 (90761495)

研究分担者 野嶌 一平  信州大学, 学術研究院保健学系, 准教授 (20646286)
宇野 光平  名古屋大学, 医学系研究科, 特任助教 (50873585)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード歩行解析 / ビデオベース姿勢推定 / 運動モジュール解析 / ロバスト推定 / リハビリテーション科学 / 歩行 / 筋活動 / 筋シナジー解析 / 運動モジュール / 動作解析 / 筋シナジー / 統計科学 / 姿勢推定 / ビデオベースモーションキャプチャ / 信号処理 / 骨格筋ネットワーク / ネットワーク伝搬アルゴリズム / ロコモティブシンドローム / 動作制御解析 / ネットワーク解析
研究開始時の研究の概要

ロコモティブシンドロームは認知症やメタボリックシンドロームとならんで、高齢者の寝たきりや介護の三大要因の一つである。その中でも加齢に伴う運動器不全は、寝たきりや介護を誘発する主なリスク要因である。しかし加齢に伴う運動制御の適応メカニズムはほとんど分かっていない。そこで、人の運動制御をネットワークシステムとして捉える新たなパラダイムを導入し、運動器不全の本態を、加齢に伴うネットワーク運動制御の破綻として捉え、臨床において測定が比較的容易な筋活動から、システム異常を同定する全く新しいデータ駆動型アプローチを提案することで、高齢者と若年者との比較を通じてそのメカニズムの全貌に迫る。

研究成果の概要

本研究では、歩行解析で重要な技術である二次元ビデオベース姿勢推定と筋活動に基づく運動モジュール推定の解析手法に注目しました。特に大規模集団での歩行解析の技術的誤差を特定し、解剖学的、生体力学的、物理的異常と推定誤差に対処するワークフローを開発。また、関数データ解析法を導入した新しいアルゴリズムにより、個人ベースの手法の問題を克服し、ノイズに弱い推定を改善しました。これにより、歩行解析における動作解析および運動モジュール解析の精度が向上し、研究や臨床応用に新たな可能性を提供します。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、高齢化社会における運動機能障害の予防と治療への応用を目指しています。特に、大規模データを用いた二次元ビデオベースの歩行解析技術とモーターモジュールの推定精度向上は、歩行障害や運動機能低下が見られる高齢者や患者の早期診断と介入に大きく貢献する可能性があります。これらの技術により、日常的な環境下で容易に歩行データを収集し、適切な治療やリハビリテーションプログラムを迅速に提供することへの貢献が期待されます。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (18件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Evaluating Desk-Assisted Standing Techniques for Simulated Pregnant Conditions: An Experimental Study Using a Maternity-Simulation Jacket2024

    • 著者名/発表者名
      Uno Kohei、Tsukioka Kako、Sakata Hibiki、Inoue-Hirakawa Tomoe、Matsui Yusuke
    • 雑誌名

      Healthcare

      巻: 12 号: 9 ページ: 931-931

    • DOI

      10.3390/healthcare12090931

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Types of anomalies in two-dimensional video-based gait analysis in uncontrolled environments2023

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Yuki、Uno Kohei、Matsui Yusuke
    • 雑誌名

      PLOS Computational Biology

      巻: 19 号: 1 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1009989

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Unbiased estimation of the population-level motor module2023

    • 著者名/発表者名
      Matsui Yusuke、Uno Kohei、Nojima Ippei
    • 雑誌名

      medRxive

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2023.06.25.23291878

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Types of anomalies in two-dimensional video-based gait analysis in uncontrolled environments2022

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Yuki、Uno Kohei、Matsui Yusuke
    • 雑誌名

      BioRxive

      巻: 0 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1101/2022.03.07.483222

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Meta-analysis integrated with multi-omics data analysis to elucidate pathogenic mechanisms of age-related knee osteoarthritis in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Iijima Hirotaka、Gilmer Gabrielle、Wang Kai、Sivakumar Sruthi、Evans Christopher、Matsui Yusuke、Ambrosio Fabrisia
    • 雑誌名

      The Journals of Gerontology: Series A

      巻: glab386 号: 7 ページ: 1321-1334

    • DOI

      10.1093/gerona/glab386

    • 関連する報告書
      2021 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] Pan-cancer methylome analysis for cancer diagnosis and classification of cancer cell of origin.2021

    • 著者名/発表者名
      Shimizu D, Taniue K, Matsui Y, Haeno H, Araki H, Miura F, Fukunaga M, Shiraishi K, Miyamoto Y, Tsukamoto S, Komine A, Kobayashi Y, Kitagawa A, Yoshikawa Y, Sato K, Saito T, Ito S, Masuda T, Niida A, Suzuki M, Baba H, Ito T, Akimitsu N, Kodera Y, Mimori K.
    • 雑誌名

      Cancer Gene Ther.

      巻: Epub 号: 5 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1038/s41417-021-00401-w

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pre-stimulus alpha oscillation and post-stimulus cortical activity differ in localization between consciously perceived and missed near-threshold somatosensory stimuli2021

    • 著者名/発表者名
      Uemura Jun-ichi, Hoshino Aiko, Igarashi Go, Matsui Yusuke, Chishima Makoto, Hoshiyama Minoru
    • 雑誌名

      EUROPEAN JOURNAL OF NEUROSCIENCE

      巻: 54 号: 4 ページ: 5518-5530

    • DOI

      10.1111/ejn.15388

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] リズム聴覚刺激による神経筋制御変化のフィジオーム解析2023

    • 著者名/発表者名
      嶋崎 航次、宇野 光平、野嶌 一平、松井 佑介
    • 学会等名
      第28回基礎理学療法学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 3次元深度カメラを用いた老化によるバランス能力低下に対する判別予測モデルの開発2023

    • 著者名/発表者名
      坂田響、飯島 弘貴、宇野 光平、松井 佑介
    • 学会等名
      第28回基礎理学療法学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 多群比較のための固定NMFによる筋シナジー変動解析手法の提案2022

    • 著者名/発表者名
      宇野光平;松井佑介
    • 学会等名
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 再現性を重視した筋シナジー解析アルゴリズムの提案2022

    • 著者名/発表者名
      松井佑介
    • 学会等名
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 歩行動作時における動的な運動モジュール構造の検討2022

    • 著者名/発表者名
      嶋﨑航次;宇野光平;飯島弘貴;野嶌一平;松井佑介
    • 学会等名
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 3次元深度カメラに基づく歩行データに対するノイズロバストな解析方法の検討2022

    • 著者名/発表者名
      坂田響;宇野光平;飯島弘貴;松井佑介
    • 学会等名
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 骨格筋特異的な分子ネットワークに基づく遺伝子モジュールの同定および各運動様式に対する分子応答の推定2022

    • 著者名/発表者名
      兒玉隼汰;飯島弘貴;宇野光平;松井佑介
    • 学会等名
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 変形性関節症をドライブする 『老化× メカニカルストレス』分子制御の探求―メタアナリシスとシステム生物学による統合的アプローチ―2022

    • 著者名/発表者名
      飯島弘貴;松井 佑介
    • 学会等名
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 運動で骨格筋の脂肪を制御する ―高齢者骨格筋トランスクリプトームメタ解析による システム生物学アプローチ―2022

    • 著者名/発表者名
      飯島 弘貴;松井 佑介
    • 学会等名
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] DX時代における理学療法学 ~ データ科学との融合へ向けて ~2021

    • 著者名/発表者名
      松井佑介
    • 学会等名
      第26回日本基礎理学療法学会学術大会 教育講演
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大規模プロテオゲノミクスにおける数理解析アプローチ ~ cancer complexomeを例として ~2021

    • 著者名/発表者名
      松井佑介
    • 学会等名
      第72回日本電気泳動学会総
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 簡易デバイスによる超大規模歩行骨格データに対する解析基盤の開発と応用2021

    • 著者名/発表者名
      杉山雄紀、宇野光平、松井佑介
    • 学会等名
      第26回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] アルツハイマー病の潜在的病態進行度を推定するための機械学習アプローチの検討2021

    • 著者名/発表者名
      林勇作、宇野光平、松井佑介
    • 学会等名
      第26回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] アルツハイマー病サブタイプにおけるデータ駆動型アプローチによる空間的バイオマーカー分布構造の検討2021

    • 著者名/発表者名
      山村柊平、宇野光平、松井佑介
    • 学会等名
      第26回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 歩行分析のためのAI姿勢推定における異常誤差の検討と検出方法2021

    • 著者名/発表者名
      杉山雄紀、宇野光平、松井佑介
    • 学会等名
      2021年度日本分類学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 歩行時筋活動におけるウェーブレット解析と解釈のための次元縮小アプローチ2021

    • 著者名/発表者名
      池田陽夏、宇野光平、松井佑介
    • 学会等名
      2021年度日本分類学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 個々のゲノム情報を考慮した変異ペプチドに基づく異常タンパク質の同定方法とアルツハイマー病への応用2021

    • 著者名/発表者名
      都築凛華、宇野光平、松井佑介
    • 学会等名
      2021年度日本分類学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋信号のリアルタイム解析モデル2021

    • 著者名/発表者名
      宇野光平・池田陽夏・松井佑介
    • 学会等名
      日本計算機統計学会第35回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] 理学療法におけるデータサイエンスとAIの利活用と課題 理学療法の教育分野におけるデータサイエンスとAIの利活用と課題2022

    • 著者名/発表者名
      松井佑介
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      理学療法
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2020-08-03   更新日: 2025-01-30  

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